Daten zur probabilistischen Sicherheitsanalyse für Kernkraftwerke ...

oberer Grenzwert für die Wasserstoffmenge ergibt sich bei vollständiger Zirkonoxidation. Aus einer
Masseneinheit Zirkon entstehen dann entsprechend den Molmassen 4/91 Masseneinheiten
Wasserstoff.
Die im Unfallablauf entstehende Wasserstoffmenge wird aus integralen deterministischen
Analysen und aus experimentellen Ergebnissen abgeleitet.
Für einen DWR mit einer Zirkonmasse von 32 Mg und mit einer dementsprechenden theoretischen
Obergrenze von 1,4 Mg Wasserstoff wurde in /LOE 00/ folgende Verteilung der
Wasserstoffmengen verwendet:
0,25 kumulative Wahrscheinlichkeit für 400 bis 600 kg (Gleichverteilung in diesem Bereich)
0,5 kumulative Wahrscheinlichkeit für 600 bis 800 kg (Gleichverteilung in diesem Bereich)
0,25 kumulative Wahrscheinlichkeit für 800 bis 1200 kg (Gleichverteilung in diesem Bereich)
Für DWR mit anderen Zirkonmassen können diese Wasserstoffmengen mit den
Zirkonmassenverhältnissen multipliziert werden.
Ein SWR der Leistung 1000 MW enthält 53 Mg Zr. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass etwa die
Hälfte des Zr zu den Brennelementkästen gehört und nicht im selben Umfang oxidiert wird wie das
Hüllrohr-Zr.
7.5.4 Beispiel zur Ermittlung von Zündquellen und Zündwahrscheinlichkeiten
Falls ein brennbares Gemisch vorliegt, ist zusätzlich eine Zündquelle erforderlich, bevor eine
Verbrennung stattfinden kann. Erfahrungen aus konventionellen Unfällen mit unkontrollierter
Gasfreisetzung und dem TMI-2 Ereignis zeigen, dass sich z.B. in Gebäuden ein brennbares
Gemisch bilden und über längere Zeit nicht reagieren kann, bevor es durch eine Zündquelle zur
Verbrennung kommt. Bei trockenen Wasserstoff-Luft-Gemischen ist die zur Zündung notwendige
Energie vergleichsweise gering.
Für die Unfallanalyse ist es von Bedeutung, innerhalb welchen Zeitbereiches eine Zündquelle
wirksam wird. Steigt beispielsweise die Wasserstoffkonzentration in einem Raum kontinuierlich an,
dann wird bei einer stetig wirkenden Zündquelle eine Zündung unmittelbar nachdem das Gemisch
die Brennbarkeitsgrenze erreicht hat einsetzen. Die untere Brennbarkeitsgrenze kann dabei nur
unwesentlich überschritten werden und heftige Verbrennungen sind folglich nicht möglich. Wenn
jedoch die Zündquelle unstetig ist, weil sie beispielsweise auf unregelmäßiger Funkenbildung
beruht, können sich bis zu einer Zündung höhere Wasserstoffkonzentrationen aufbauen und
heftigere Verbrennungen oder Detonationen können dann nicht mehr ausgeschlossen werden.
7.5.4.1 Vor RDB-Versagen
Es existieren drei Arten potenzieller Zündquellen:
a) Elektrische Einrichtungen, die beim Schalten oder bei ihrem Versagen (z.B. Leuchstoffröhren,
Glühlampen) Funken generieren,
b) Katalytische Rekombinatoren, deren Gasaustrittstemperatur oberhalb der
Selbstzündungstemperatur (um 873 K) liegen kann,
c) Heiße Gase (Wasserstoff, Dampf), die im Falle eines Lecks in den SHB gelangen können.
Als dominant wird die Zündquelle b) angesehen; die Gasaustrittstemperatur lässt sich für jeden
Rekombinator und jedes Szenario berechnen. Als Anhaltspunkt kann eine linear von 0 auf 1
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