Daten zur probabilistischen Sicherheitsanalyse für Kernkraftwerke ...

7.8.3 Beispiel
Für einen Konvoi-DWR sind vertikale Erosionsraten von silikatischem Beton unter einer
Kernmaterialschicht wie folgt angesetzt worden /LOE 00/:
− Frühe Unfallphase (bis ca. 6h), ohne Wasserüberdeckung: 14 cm/h
− Spätere Unfallphase (nach ca. 6h), mit Wasserüberdeckung: 0 bis 13 cm/h
(Dreiecksverteilung mit Maximum bei 6 cm/h).
Die Gasfreisetzungen bei der Erosion sind erheblich. Es werden beispielsweise Wasserstoff im
Bereich von 100 kg/h und Kohlenmonoxid im Bereich von 200 kg/h frei. Der entsprechende
Druckaufbau (einschließlich Wasserdampf) liegt um 0,1 MPa / 10 h /GRS 01/. Die Erosionsraten
von calzinitischem Beton betragen etwa die Hälfte.
7.8.4 Empfehlungen
Für die bei bestehenden Leistungsreaktoren typischen Verhältnisse muss davon ausgegangen
werden, dass Kernmaterial ohne Wasserüberdeckung das Betonfundament vollständig penetriert.
Die dabei freigesetzten Gase führen in der Regel zu einem Druckaufbau, der eine Druckentlastung
des SHB erforderlich macht (DWR, SWR-72), oder die zu einer hohen Brandgefährdung im
Reaktorgebäude führen (SWR-69). Die Rate der Erosion und der Gasfreisetzung ist abzuschätzen
(z.B. über die in den Beton gerichtete Wärmeleistung und die Zersetzungsenthalpie des Betons)
oder mit integralen Rechenprogrammen oder einem speziellen Rechenprogramm für die
Betonerosion zu berechnen.
Bei der Penetration sollte ein großflächiges (Größenordnung 1 m 2 ) Versagen des SHB mit
bodennaher Freisetzung unterstellt werden. Der damit verbundene Quellterm hängt stark vom
Druck im SHB ab, d.h. davon, ob bereits eine Druckentlastung durchgeführt worden ist.
Wenn eine Wasserüberdeckung besteht und ständig aufrecht erhalten werden kann, kann eine
Unterbrechnung des Erosionsprozesses in Frage kommen, sobald die flächenbezogene
Wärmeleistung im Bereich des o.g. EPRI-Kriteriums liegt. Wegen der bestehenden Unsicherheiten
ist dieses Kriterium jedoch nicht als Punktwert zu verwenden, sondern es ist als Bestandteil einer
Verteilung anzusehen. Wegen der Nähe des EPRI-Kriteriums zur Kühlbarkeitsgrenze einer
Partikelschüttung kann für die Unterbrechnung der Betonerosion dasselbe Kriterium wie für die
Partikelschüttung empfohlen werden:
95 % Fraktile 1 MW/m²
50 % Fraktile (best estimate) 0,2 MW/m²
5 % Fraktile 0,05 MW/m².
Wenn eine Wasserüberdeckung besteht, ohne dass eine Kühlbarkeit gegeben ist, sind
Erosionsgeschwindigkeit und Gasfreisetzung in gleicher Weise wie ohne Wasserüberdeckung zu
ermitteln. Die Erosionsgeschwindigkeit und die Freisetzung nichtkondensierbarer Gase sind dabei
in der Regel ähnlich wie ohne Wasserüberdeckung, während aber ein zusätzlicher Dampfanteil
hinzukommt.
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