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zu den Kriechraten vernachlässigbarj hier ist die Gesamtverzerrungsrate gleich dem Gradient eines Potentials im Raum der Spannungen. Diese Prinzipe wurden dazu verwandt, um halbanalytische und rein numerische Verfahren zur Behandlung des Kriechbeulverhaltens von quasielliptischen Hüllrohren zu entwickeln. Dazu wurde die Anfangsrandwertaufgabe mit Hilfe des Ritzschen Verfahrens auf die Lösung eines Systems gewöhnlicher, quasilinearer Differentialgleichungen erster Ordnung reduziert und mit Hilfe eines vorhandenen Computercodes (DYSYS) integriert. Im einzelnen wurden folgende Fälle untersucht: - Zunächst wurden einfache Alternativen zu den Theorien von Hoff et al. und Ellington entwickelt, die eine Abschätzung verschiedener Einflüsse erlauben. Weiterhin wurde der Einfluß der Wärmespannungen und der Temperaturabhängigkeit der Kriechparameter bei rotationssymmetrischer und nichtrotationssymmetrischer Temperaturverteilung untersucht, und zwar unter Berücksichtigung der nichtlinearen Spannungsverteilung in der Hüllrohrwand. Testrechnungen zeigen, daß der radiale Temperaturgradient nur eine geringe Verminderung der Standzeit bewirkt (10 - 20 %). Dagegen erzeugt eine Ungleichförmigkeit der radial gemittelten Wandtemperatur eine wesen tl ich stärkere Erniedrigung der Standzeit, beispielsweise um einen Faktor 3 oder 4. Ein Abschlußbericht über diese Arbeiten ist nahezu fertiggestellt. Die Untersuchungen zum Einfluß von Unsicherheiten in Materialkenndaten und -abmessungen auf die Festigkeitsberechnungen von Rohrleitungssystemen wurden zum Abschluß gebracht (3986). PSB 7233 7236 Kühlungsstörungen und Schäden an einzelnen Brennelementen Das zur Lösung des sogenannten Propagationsproblems (Ausbreitung örtlicher Störungen im Kern) begonnene Forschungsprogramm wird in Zusammenarbeit mit mehreren ausländischen Partnern, insbesondere der UKAEA Health and Safety Branch und den Forschungszentren Petten und Ispra durchgeführt. Mit der Firma General Electric hat eine Zusammenarbeit im Rahmen eines weiteren SEFOR-Programms begonnen, das Bestrahlungsversuche an Brennstabb'ündein unter Störfallbedingungen vorsieht. Die im IRE durchgeführten Arbeiten umfassen Untersuchungen über - örtlich begrenzte Kühlungsstörungen innerhalb eines Brennstabbündels und die dabei auftretende Strömungs- und Temperaturverteilung lokales Sieden des Kühlmittels und seine möglichen Auswirkungen auf die Integrität der Brenn- stäbe und die hydrodynamische Stabilität der Kühlmittelströmung Sieden im gesamten Brennelementquerschnitt die Wechselwirkung zwischen geschmolzenem Brennstoff und Natrium und ihre mechanischen Auswirkungen auf die Corestruktur. Auswahl, Art und Reihenfolge der einzelnen Untersuchungen resultieren aus der Analyse und Wichtung möglicher Störfallabläufe, die im Berichtszeitraum weitergeführt wurde. Im Rahmen dieser Analyse wurde u. a. eine Brennstabkonstruktion vorgeschlagen, bei der das Problem einer plötzlichen Freisetzung größerer Spaltgasmengen aus dem Bereich des Spaltgassammelraumes eines Brennelements nicht auftritt. Ein zusammenfassender Bericht über die Stöfallana Iyse wurde fertiggestellt. Untersuchung der Strömungs- und Temperaturverteilung im Bereich lokaler Kühlkanalblockaden Im Jahre 1970 wurden die experimentellen Untersuchungen zur Ermittlung der Strömungs- und Temperaturverteilung im Bereich lokaler KühlkanaIblockaden in Stabbündel-Brennelementen begonnen. Das Ziel der Versuche ist zunächst die Bestimmung von Ausdehnung und Volumen des Totwassergebietes hinter Blockaden und die Ermittlung des Massenaustausches zwischen Totwasser und gesunder Strömung. Die Ergebnisse dieser Versuche erlauben eine Berechnung mittlerer Kühlmitteltemperaturen im Totwasser. Versuche zur Bestimmung lokaler Geschwindigkeiten und Tubulenzgrößen sollen sich in den nächsten Jahren anschließen. Grundlagenuntersuchungen an kleinen Blockaden in einfachen Bündelgeometrien (z. B. 20 Brennstäbe in Rechteckgeometrie) wurden mit einem Laser-Interferometer durchgeführt. Um die Strömungsverhältnisse hinter der Blockade mit Hilfe des Interferometers sichtbar zu machen, wurde in eine Luftströmung Diäthyläther injiziert (4018). Die Versuchsanordnung zeigt Abb. 1. Zur Bestimmung von Ausdehnung und Volumen des Totwassers hinter Blockaden wurde im Wasserkreislauf des IRE die Verteilung des statischen Drucks in einem Sechseckbündel mit den Abmessungen des SN R-Bren nelements (169 Bren nstäbe) ausgemessen. Untersucht wurden zwei verschiedene Strömungshindernisse, die 15 % bzw. 41 % des Strömungsquerschnitts vollständig blockierten, jeweils flir Re-Zahlen zwischen etwa 2 x 10 4 und 4 x 10 4 • Aus der Druckverteilung hinter der Strömung lassen sich Ausdehnung und Volumen des Totwassers bestimmen. Beide ändern sich im untersuchten Re-Bereich nur unwesentlich, so daß die Extrapolation auf die Strömungsverhältnisse des SN R (Re etwa 10 5 ) berechtigt erscheint (4017). 121
----.-------, $ =:1[__-"----1 Abb.1: Mach-Zehnder-Interferometer mit He-Ne-Laser (Strahlengang angedeutet) - Meßeinrichtzmg für Luft und Impfflüssigkeit (z. B. Ather)- Totwasser phototechnisch aufbereitet (Aquidensiten 3. Ordnung) Ab5.nkvor· richtung Fixi'f$tiJck Kri.'allgla.plall. ~ -;c= ~ Q Klamm,r Zugankor Impfb.hällor ~OOl • J -r Druckmenstulzen Impfrohr _ __ Einlriftsstulzen ~ , !' .::~ ·,1 ~ ), ~! ~ ~ ~ ~[A>'. ~ Für die Ermittlung des Massenaustausches zwischen Totwasser und gesunder Strömung wurden Vorversuche durchgeführt, um das gewählte Meßverfahren Bestimmung der Konzentration einer injizierten Salzlösung durch Leitfähigkeitsmessung - zu testen. Zur Vorbereitung der Versuche zu lokalen Verstopfungen wurde geprüft, inwieweit Experimente zum lokalen Sieden mit einer Simulationsflüssigkeit sinnvoll sind. Die überlegungen zeigten aber, daß wegen der Vielzahl der zu simulierenden Eigenschaften und Einflüsse, deren Bedeutungen im voraus nicht genügend bekannt sind, die Ergebnisse solcher Versuche kaum auf die wirklichen Verhältnisse extrapolierbar wären. Um die geplanten Versuche zu lokalen Verstopfungen im Einphasenbereich rechnerisch zu unterstützen, wurde mit der UKAEA zwecks übernahme des SAMBA-Codes (Computer Programm zur thermohydraulischen Analyse von Brennelementen) Kontakt aufgenommen. Ob ein solcher Code auch sinnvolle Aussagen im Zweiphasenbereich bei lokalen Verstop- 122
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