bericht forschungs· und entwicklungsarbeiten im jahre ... - Bibliothek

Auch in dieser Anordnung lief der Siedevorgang meist
heftig pulsierend ab. Die dabei erzeugten Druckstöße
reichten jedoch nicht aus, um das Natrium gegen den
Druck der Drossel nach unten aus der Teststrecke
herauszudrücken, so daß die Dampfblasen nach oben
herausgeschwemmt wurden. Zeitweise kam es auch
zur Ausbildung einer stabilen Zweiphasenströmung.
In beiden Fällen, sowohl beim pulsierenden als auch
beim stabilen Sieden, zeigte der an der Teststrecke
gemessene Druckverlust den für die Zweiphasenströmung
typischen Anstieg bei abnehmendem
Kühlmitteldurchsatz. Wenn der Gesamtdruckverlust
von Teststrecke und Drossel ein Minimum erreicht,
kommt es zu einer weiteren starken Reduktion des
Kühlmitteldurchsatzes und damit zu einer Unterbrechung
der Teststreckenkühlung.
Im Berichtsjahr 1970 wurden die Montage und die
Inbetriebnahmetests der Versuchsapparatur BEVUS
abgeschlossen und die ersten Versuche durchgefUhrt.
Auf dem BEVUS-Versuchsstand werden Siedeexperimente
in einem elektrisch beheizten Brennelement­
Modell, das von sechs unbeheizten Brennelementattrappen
umgeben ist, durchgeführt. Diese Experimente
dienen dem Nachweis, daß durch Siede- und
Rekondensationsdruckstöße keine gefährlichen Verformungen
an dem betroffenen Brennelement und
den Nachbarelementen verursacht werden. Der Siedeverzug
und damit die Höhe der auftretenden Siededruckstöße
werden dadurch variiert, daß das Natrium
unter erhöhtem Druck aufgeheizt wird und nach Erreichen
der gewünschten überhitzungstemperatur der
Siedevorgang durch eine rasche definierte Druckwegnahme
ausgelöst wird.
In den Monaten Oktober bis Dezember wurden 11
Siedeexperimente durchgeführt. Bei den ersten vier
wurde die überhitzungstemperatur durch Druckhaltung
festgelegt, in sieben weiteren Experimenten
wurde untersucht, welche überhitzungstemperaturen
erreichbar sind, wenn die überhitzung nicht erzwungen
wird. Die Meßdaten wurden mit Hilfe einer elektronischen
Datenerfassungsanlage auf Magnetband
aufgezeich net.
Die Auswertung der Versuchsergebnisse ist noch nicht
abgeschlossen. Es zeichnet sich folgendes ab:
Bei Siedeverzug erreichte der Druckstoß bei Beginn
des Siedens Maximalwerte, die etwa mit den
Werten des Dampfdruckes (bei der höchsten erreichten
Temperatur) übereinstimmten.
Das in das Element zurückfallende Natrium verursachte
eine abkl ingende Druckschwingung, deren
Maximalausschlag oberhalb des Stabbündels gemessen
ca. 1 at betrug.
Ohne Zwang durch Druckaufgabe wurden Siedeverzüge
bis zu 40° C gemessen.
Der Brennelementkasten ist noch nicht im Hinblick
auf eine evtl. Verformung vermessen worden. Dies
kann erst nach Demontage des Versuchsaufbaues erfolgen.
Ein 2. Versuchselement wird z. Z. angefertigt. Mit
ihm sollen die bereits vorliegenden Versuchsergebnisse
bestätigt werden.
Auf theoretischer Seite wurden umfangreiche Testrechnungen
mit dem Rechen-Code BLOW durchgeführt,
der zur Beschreibung der Siedevorgänge bei integralen
Kühlungsstörungen in einem Brennelement
entwickelt wurde, und die Rechnungen mit den Ergebnissen
der beschriebenen Na-Siedeversuche verglichen.
Daraus resultierten gewisse Verbesserungen
am BLOW 2, die eine genauere Berechnung der Temperaturen
im Brennstoff, Cladding und Kühlmittel erlauben
und die Temperaturabhängigkeit der Dichte
und spez. Wärme des Kühlmittels berücksichtigen. Andere
Beschränkungen von BLOW 2 sind eng mit dem
gewählten Modell verknüpft und sollen noch näher
untersucht werden.
Von der UKAEA wurde in Kar/sruhe eine Serie von
Rechnungen mit BLOW 2 fUr PFR-Bedingungen gemacht.
Die genaue Auswertung der Ergebnisse erfolgte
in England.
Siedeverzug
(4013,3946,3951,3957,3961,3975)
Eine genauere Kenntnis des Siedeverzuges von Natrium
ist im Rahmen von Sicherheitsuntersuchungen für
schnelle natriumgekühlte Reaktoren bei der Behandlung
verschiedener Unfallsituationen erwünscht, die
aus Kühlungsstörungen entstehen können. Dazu wurde
ein Versuchsprogramm in einer Behältersiedeanordnung
durchgeführt (4013). Die Apparatur besteht
aus einem Testbehälter mit angeschlossenem Naturkonvektionskreislauf,
der Schutzgasversorgung, dem
Heizungssystem sowie den erforderlichen Meß- und
Rege/einrichtungen. Die Versuchsparameter sind: das
Testflächenmaterial, die Geometrie einer künstlichen
Höhlung sowie die Natriumoxidkonzentration.
Der Einfluß von gelöstem Argon wurde in drei Versuchsserien
untersucht. Danach wurden diese Versuche
abgebrochen, da die Ergebnisse unsystematisch
im Streubereich der Werte ohne Argon liegen. Alle
anderen Experimente wurden mit sorgfältig entgastem
Natrium ohne Schutzgasdruck durchgeführt.
Als Testflächenmaterialien wurden untersucht:
rostfreier Stahl Werkstoff Nr. 4541 X 10 CrNiTi
189; Werkstoff Nr. 4571 X 10 CrNiMoTi 18 10
und in besonderen Testflächen
reines Nickel, Eisen und Chrom.
Die Geometrie der künstlichen Höhlungen - zylindrische
Bohrungen - wurde in der Tiefe H und dem
Durchmesser D variiert. Die Natriumoxidkonzen-
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