Daten zur probabilistischen Sicherheitsanalyse für Kernkraftwerke ...

Zum ersten Punkt sind zwei Fälle zu unterscheiden:
a) In der Grube befindet sich genügend Sauerstoff so dass eine kontinuierliche Verbrennung
aufrechterhalten werden kann. In diesem Falle ist die Zündwahrscheinlichkeit 1; es ist
anzunehmen, dass dann auch instantan der gesamte zu diesem Zeitpunkt noch aus der
früheren Phase vorhandene Wasserstoff verbrennt.
b) Eine Verbrennung in der Grube ist aus Mangel an Sauerstoff nicht möglich: in diesem Fall
gelangt der Wasserstoff in den oberen Bereich des SHB wo er, bei allerdings deutlich niederen
Temperaturen, sich mit der dortigen Atmosphäre mischt. In diesem Falle sind die katalytischen
Rekombinatoren die wahrscheinlichste Zündquelle und es kann ein Verfahren wie „vor dem
RDB-Versagen“ angewandt werden, also etwa von 0 auf 1 ansteigende
Zündwahrscheinlichkeit entsprechend dem neu erzeugten Wasserstoff. Hierbei ist allerdings
unter Berücksichtigung des schon vorher verbrannten Wasserstoffs eine Korrektur hinsichtlich
des reduzierten Sauerstoffs vorzunehmen.
Alle hier genannten Zündquellen führen nur zur Zündung, wenn ein zündfähiges Gemisch vorliegt.
In /MAY 88/ wird folgende Korrelation für die Zündfähigkeit eines Gemisches angegeben:
H 2 O < 100 – 37,3 * exp(-0,007*H 2 ) – 518 * exp(-0,488*H 2 )
Dabei sind H 2 und H 2 O die entsprechenden Volumenkonzentrationen in %.
7.5.5 Beispiel zu Ermittlung der Verbrennungslasten
7.5.5.1 Globale Bewertung von Verbrennungslasten
Das im vorliegenden Abschnitt beschriebene Vorgehen bei der globalen Bewertung von
Wasserstoffverbrennungen setzt voraus, dass der SHB in einige wenige Zonen unterteilt wird (z.B.
in Betriebs- und Anlagenräume und in einen peripheren Raum) und dass für diese Zonen die
mittleren Atmosphärenbedingungen (z.B. Wasserstoffvolumenanteile, Druck, Temperatur)
vorliegen. Auf dieser Grundlage kann der Druck bei Wasserstoffverbrennung wie nachfolgend
beschrieben ermittelt werden. Die Angaben sind ein gekürzter Auszug aus /LOE 00/.
Als Grundlage für die Bestimmung von Druckerhöhungen infolge von Wasserstoffverbrennungen
wird der adiabate isochore Verbrennungsdruck verwendet. Bei einer adiabaten isochoren
Verbrennung wird die gesamte Reaktionsenergie verlustfrei dem Gasvolumen zugeschlagen. Aus
der daraus entstehenden Temperaturerhöhung wird über die Gasgesetze die Druckerhöhung
bestimmt. Lässt man dynamische Effekte durch Druckwellen zunächst außer Acht, ist der adiabate
isochore Verbrennungsdruck der infolge einer Verbrennung entstehende maximal mögliche Druck.
Der Druckanstieg auf Grund einer adiabaten isochoren Verbrennung wird üblicherweise in Form
eines Druckerhöhungsfaktors angegeben, der das Verhältnis der Absolutdrücke nach bzw. vor der
Verbrennung angibt. Beispielsweise sind in /LOE 00/ folgende Stützpunkte enthalten:
verbrannter Wasserstoffvolumenanteil: 0,04 0,16 0,30 0,48 0,75
Druckerhöhungsfaktor: 2,2 5,8 8,0 6,9 4,4
Werte für dazwischen liegende verbrannte Wasserstoffvolumenanteile können durch Interpolation
gewonnen werden.
Diese Werte gelten für eine Anfangstemperatur von 298 K. Bei höheren Anfangstemperaturen, wie
sie im SHB während des Unfalles herrschen, sind die Druckerhöhungsfaktoren geringer. In /BMF
90, S. 627/ ist beispielsweise angegeben, dass der Druckerhöhungsfaktor bei 423 K nur etwa 75 %
des Wertes bei 293 K beträgt. Die obigen Druckerhöhungsfaktoren können daher bei
Anfangstemperaturen über 323 K mit dem Faktor 323/TSHB multipliziert werden. TSHB ist dabei
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