Daten zur probabilistischen Sicherheitsanalyse für Kernkraftwerke ...

2. Berechnung der zeitabhängigen Gas- und Temperaturverteilung im SHB. Hierzu stehen
sowohl „lumped parameter“ Rechenprogramme, wie COCOSYS und die anderen oben
erwähnten Integralcodes, oder CDF Programme, wie CFX oder GASFLOW zur Verfügung.
3. Berechnung des möglichen AICC 3 Druckes zu verschiedenen Zeitpunkten.
4. Bewertung des Potenzials der Flammenbeschleunigung bis hin zur Schallgeschwindigkeit im
verbrannten Gas unter Berücksichtigung des isobaren Expansionsverhältnisses (Dichte nach
Verbrennung dividiert durch Dichte vor der Verbrennung). Diese allein aus Gas- und
Temperaturverteilung berechenbare Größe kann mit experimentell ermittelten Grenzwerten
verglichen werden und daraus auf den Ausschluss einer schnellen Verbrennung geschlossen
werden /BRE 00/.
5. Bewertung des Potenzials einer durch Flammenbeschleunigung induzierten Detonation
(DDT 4 ), falls Flammenbeschleunigung möglich, durch Vergleich der Detonationszellgröße
(ebenfalls aus Gaskonzentration und Temperatur ermittelbar) mit einer charakteristischen
Länge des Raumes (im Falle eines „lumped parameter“ Programms) oder der Gaswolke,
innerhalb derer Flammenbeschleunigung möglich ist. Die Proportionalitätskonstante hierfür ist
experimentell ermittelt worden /BRE 00/.
Wenn schnelle Verbrennung auf Grund des oben erwähnten Kriteriums (und eventuell weiterer, die
Konservativität abbauender Kriterien) nicht ausgeschlossen werden kann, muss der Prozess der
Verbrennung und die damit einhergehende Flammenbeschleunigung mit geeigneten
Rechenprogrammen ermittelt werden. Hierfür kommen praktisch nur CFD Programme wie CFX
und GASFLOW in Frage.
Für die PSA der Stufe 2 kann dieses Verfahren nicht nur wegen des hohen Rechenaufwandes so
nicht angewandt werden, sondern auch weil es nur Punktwerte für wohl-definierte Szenarien liefert.
Die Verzweigungswahrscheinlichkeiten müssen aber eine Gruppe von Szenarien abdecken, die
darüber hinaus in sich noch eine breite Variation beinhalten, etwa Position des Lecks, Orientierung
des Lecks. Außerdem mündet ein solches Verfahren nicht direkt in Wahrscheinlichkeiten.
Es kann aber leicht modifiziert angewandt und damit der Bezug zum experimentellen
Kenntnisstand über einen „Monte-Carlo“ -Ansatz bewahrt werden. Dabei werden die essentiellen
Parameter in einem plausiblen Bereich, der die szenarischen und programmtechnischen
Unsicherheiten widerspiegelt, variiert und die resultierende Druckverteilung mit der
entsprechenden Versagensdruckverteilung des SHB verglichen. Durch Vergleich der beiden
Kurven erhält man dann direkt die Versagenswahrscheinlichkeit.
Insgesamt kann für das Verhalten des Sicherheitsbehälters nach einer Verbrennung vereinfachend
unterstellt werden:
−
−
−
Bei laminarer Verbrennung: AICC Druck (dies ist eine sehr konservative obere Grenze)
Bei nicht auszuschließender Flammenbeschleunigung: doppelter AICC-Druck
Bei DDT: Versagen des SHB ohne weitere Analysen.
7.5.3 Beispiel zur Ermittlung der Menge des Wasserstoffs
Wasserstoff wird im Verlauf der Kernzerstörung vor allem infolge der Oxidation von Zirkon durch
Wasserdampf erzeugt. Dabei bestehen erhebliche Unsicherheiten über Details der Vorgänge, die
dazu führen, dass die Bandbreite möglicher Wasserstoffmengen erheblich ist. Ein theoretischer
3 AICC...adiabatic isochoric complete combustion
4 DDT...Deflagration to Detonation Transition
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