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Sepold, L.
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1995
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1995
AbstractAbstract
[en] The bundle meltdown experiment CORA-W2, representing the behavior of a Russian type VVER-1000 fuel element, with one B4C/stainless steel absorber rod was selected by the OECD/CSNI as International Standard Problem (ISP-36). The experimental results of CORA-W2 serve as data base for comparison with analytical predictions of the high-temperature material behavior by various code systems. The first part of the experimental results is described in KfK 5363 (1994), the second part is documented in this report which contains the destructive post-test examination results. The metallographical and analytical (SEM/EDX) post-test examinations were performed in Germany and Russia and are summarized in five individual contributions. The upper half of the bundle is completely oxidized, the lower half has kept the fuel rods relatively intact. The post-test examination results show the strong impact of the B4C absorber rod and the stainless steel grid spacers on the ''low-temperature'' bundle damage initiation and progression. The B4C absorber rod completely disappeared in the upper half of the bundle. The multicomponent melts relocated and formed coolant channel blockages on solidification with a maximum extent of about 30% in the lower part of the bundle. At temperatures above the melting point of the ZrNb1 cladding extensive fuel dissolution occurred. (orig.)
[de]
Das Buendel-Abschmelz-Experiment CORA-W2, das ein russisches Brennelement vom Typ WWER-1000 repraesentiert und somit auch mit einem Absorberstab aus Borkarbid/rostfreier Stahl versehen war, wurde als sog. Internationales Standardproblem (ISP-36) der OECD/CSNI ausgewaehlt. Die Versuchsergebnisse des Buendels CORA-W2 dienen als Datenbasis fuer den Vergleich mit Rechnungen mittels verschiedener Rechenprogramme im Hinblick auf das Materialverhalten bei hoher Temperatur. Der erste Teil der experimentellen Ergebnisse liegt als KfK-Bericht 5363 (1994) vor. Den zweiten Teil stellt dieser Bericht dar. Er enthaelt die Ergebnisse der zerstoerenden Nachuntersuchungen. Die metallografischen und analytischen (SEM/EDX) Nachuntersuchungsergebnisse wurden in Deutschland und in Russland durchgefuehrt und sind in fuenf eigenstaendigen Beitraegen dokumentiert. Die obere Haelfte des Buendels ist stark oxidiert, in der unteren Haelfte sind die Brennstaebe relativ unversehrt. Die Ergebnisse der Nachuntersuchungen zeigen den starken Einfluss des B4C-Absorberstabs und der Abstandshalter aus rostfreiem Stahl auf die Schadensaufloesung und -ausbreitung im Buendel bei relativ niedrigen Temperaturen. In der oberen Buendelhaelfte ist der Absorberstab vollstaendig verschwunden. Die Mehrkomponenten-Schmelze hat sich verlagert und bei der Abkuehlung eine Kuehlkanalblockade von maximal 30% im unteren Teil des Buendels verursacht. Bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunkts der ZrNb1-Huelle kam es zu einer intensiven Brennstoffaufloesung. (orig.)Primary Subject
Source
Jun 1995; 279 p; ISSN 0947-8620;
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
ACCIDENTS, ALLOYS, BORON COMPOUNDS, CARBIDES, CARBON ADDITIONS, CARBON COMPOUNDS, CONTROL ELEMENTS, ENRICHED URANIUM REACTORS, FUEL ASSEMBLIES, IRON ALLOYS, IRON BASE ALLOYS, MATERIALS TESTING, POWER REACTORS, PWR TYPE REACTORS, REACTOR ACCIDENTS, REACTOR COMPONENTS, REACTORS, TEMPERATURE RANGE, TESTING, THERMAL REACTORS, TRANSITION ELEMENT ALLOYS, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS, WWER TYPE REACTORS
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
FR2 in-pile tests on LWR-fuel-rod behavior with electrically heated fuel rod simulators (BSS series)
Pruessmann, M.; Karb, E.H.; Sepold, L.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1982
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1982
AbstractAbstract
[en] This report summarizes the results of the in-pile tests with electrically heated fuel rod simulators. These simulator experiments were performed as reference tests to the nuclear tests under identical boundary conditions and in the same test loop (DK loop in the FR2 reactor) that was used in the nuclear tests. The objective of the reference tests was to answer the question if the mechanisms of fuel rod failure were different for electrically heated simulators from those for nuclear fuel rods. Both type of tests were to simulate the 2nd heatup phase of a LOCA. A total of eight transient tests within the BSS series were performed. As parameter the rod internal pressure was varied between 20 and 120 bar. The burst temperatures and burst pressures lie in the range of the burst data obtained with the nuclear test rods. The same holds for the burst strains and deformation profiles of the simulators. Thus, the test program did not reveal an influence of the nuclear parameters on fuel rod failure. (orig.)
[de]
Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse der In-pile-Versuche mit elektrisch beheizten Brennstabsimulatoren zusammen. Die Simulatorexperimente wurden als Referenzversuche zu den In-pile-Versuchen mit Nuklearstaeben unter gleichen Randbedingungen, im selben Versuchskreislauf (DK-Loop des FR2-Reaktors) durchgefuehrt. Mit den Referenzversuchen sollte untersucht werden, ob die Mechanismen des Brennstabversagens bei elektrisch beheizten Simulatoren die gleichen wie bei den Nuklearstaeben sind. In beiden Versuchstypen wurde die 2. Aufheizphase eines Kuehlmittelverlust-Stoerfalls simuliert. Acht Transientenversuche mit Simulatoren wurden durchgefuehrt. Darin wurde der Stabinnendruck im Bereich von 20 bis 120 bar als Parameter variiert. Die Berstdaten, wie Bersttemperatur und Berstdruck, fallen in den Bereich der Nuklearstabdaten. Das gleiche gilt fuer die Berstdehnungen sowie fuer die Stabverformungsprofile der Simulatoren. Somit laesst sich kein Einfluss der nuklearen Parameter auf das Brennstabversagen erkennen. (orig.)Original Title
FR2-In-pile-Versuche zum LWR-Brennstabverhalten mit elektrisch beheizten Brennstabsimulatoren
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Sep 1982; 175 p
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Hagen, S.; Hofmann, P.; Schanz, G.; Sepold, L.
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Inst. fuer Material- und Festkoerperforschung; Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1990
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Inst. fuer Material- und Festkoerperforschung; Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1990
AbstractAbstract
[en] In the CORA experiments test bundles of usually 16 electrically heated fuel rod simulators and nine unheated rods are subjected to temperature transients of a slow heatup rate in a steam environment. Thus, an accident sequence is simulated, which may develop from a small-break loss-of-coolant accident of an LWR. An aim of CORA-2, as a first test of its kind, was also to gain experience in the test conduct and posttest handling of UO2 specimens. CORA-3 was performed as a high-temperature test. The transient phases of CORA-2 and CORA-3 were initiated with a temperature ramp rate of 1 K/s. The temperature escalation due to the exothermal zircaloy(Zry)-steam reaction started at about 1000deg C, leading the bundles to maximum temperatures of 2000deg C and 2400deg C for tests CORA-2 and CORA-3, respectively. The test bundles resulted in severe oxidation and partial melting of the cladding, fuel dissolution by Zry/UO2 interaction, complete Inconel spacer destruction, and relocation of melts and fragments to lower elevations in the bundle, where extended blockages have formed. In both tests the fuel rod destruction set in together with the formation of initial melts from the Inconel/Zry interaction. The lower Zry spacer acted as a catcher for relocated material. In test CORA-2 the UO2 pellets partially disintegrated into fine particles. This powdering occurred during cooldown. There was no physical disintegration of fuel in test CORA-3. (orig./MM)
[de]
Mit Hilfe der CORA-Versuche sollen die Versagensmechanismen von LWR-Brennelementen im Temperaturbereich bis 2000deg C und in einigen Faellen bis 2400deg C ermittelt werden. Ein Ziel von CORA-2 als erstem UO2-Experiment war es, Erfahrungen bei der Versuchsdurchfuehrung und bei der Abwicklung der Nachuntersuchung zu gewinnen. CORA-3 wurde als Hochtemperaturexperiment durchgefuehrt. Die anfaenglichen Aufheizraten fuer beide Versuche betrugen wie geplant 1 K/s, bis die Temperatureskalation aufgrund der exothermen Zircaloy(Zry)-Wasserdampfreaktion ab ca. 1000deg C einsetzte. Die Hoechsttemperaturen in den Versuchen CORA-2 und CORA-3 betrugen 2000deg C bzw. 2400deg C. Nach den Versuchen zeigten die beiden Versuchsbuendel starke Oxidation und teilweises Schmelzen des Huellmaterials, chemische Aufloesung von Brennstoff durch die Wechselwirkung Zry/UO2, vollstaendige Zerstoerung des Inconel Abstandshalters sowie Umverlagerung von Schmelzmassen und Bruchstuecken in den unteren Teil des Buendels unter Bildung ausgedehnter Blockaden. In beiden Versuchen begann die Stabzerstoerung mit dem Auftreten erster Schmelzen aus der Wechselwirkung Inconel/Zircaloy. Der untere Zry-Abstandshalter fungierte als Auffaenger fuer heruntergefallenes Material. Im Versuch CORA-2 ist waehrend der Abkuehlphase das UO2 teilweise in feines Pulver zerfallen. In CORA-3 hingegen wurde keine Pulverisierung festgestellt. (orig./MM)Primary Subject
Secondary Subject
Source
Sep 1990; 201 p
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
ACCIDENTS, ACTINIDE COMPOUNDS, ALLOYS, ALUMINIUM ADDITIONS, CHALCOGENIDES, CHROMIUM ALLOYS, CORROSION RESISTANT ALLOYS, CRYSTAL STRUCTURE, ENRICHED URANIUM REACTORS, FUEL ASSEMBLIES, HEAT RESISTING ALLOYS, INCONEL ALLOYS, IRON ALLOYS, MOLYBDENUM ALLOYS, NICKEL ALLOYS, NICKEL BASE ALLOYS, NIOBIUM ALLOYS, OXIDES, OXYGEN COMPOUNDS, POWER REACTORS, REACTOR ACCIDENTS, REACTORS, THERMAL REACTORS, TITANIUM ADDITIONS, URANIUM COMPOUNDS, URANIUM OXIDES, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS, ZIRCONIUM ALLOYS, ZIRCONIUM BASE ALLOYS
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Sepold, L.; Karb, E.H.; Pruessmann, M.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1981
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1981
AbstractAbstract
[en] This report summarizes the results of the FR2-in-pile tests at KfK (Kernforschungszentrum Karlsruhe) with unirradiated test rods. The in-pile tests with the objective of investigating the influence of a nuclear environment on the mechanisms of fuel rod failure were being performed with irradiated and unirradiated single rods of a PWR design in the DK loop of the FR2 reactor. The main parameter of the test program was the burnup, ranging from 2.500 to 35.000 MWd/t. The program with unirradiated specimens comprised the series A and B with a total of 14 tests. (orig.)
[de]
Dieser Bericht fasst die Ergebnisse aus den FR2-In-pile-Versuchen zum LWR-Brennstabverhalten mit nicht vorbestrahlten Prueflingen zusammen. Mit den In-pile-Versuchen sollte der Einfluss nuklearer Kenngroessen auf die Mechanismen des Brennstabversagens unter LOCA-Bedingungen untersucht werden. Die Versuche wurden sowohl mit unbestrahlten als auch mit vorbestrahlten Einzelstaeben durchgefuehrt, die bezueglich der radialen Abmessungen LWR-Brennstaeben entsprechen. Hauptparameter des Versuchsprogramms war der Abbrand, der von 2.500 bis 35.000 MWd/t variiert wurde. Das Programm mit nicht vorbestrahlten Prueflingen umfasste die Serien A und B mit insgesamt 14 Versuchen. (orig.)Original Title
Ergebnisse der In-pile-Experimente zum LWR-Brennstabverhalten beim LOCA mit nicht vorbestrahlten Brennstaeben
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Jun 1981; 233 p
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Sepold, L.; Hagen, S.; Hofmann, P.; Schanz, G.
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung, Programm Nukleare Sicherheitsforschung2009
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung, Programm Nukleare Sicherheitsforschung2009
AbstractAbstract
[en] The CORA experiments carried out in an out-of-pile facility at the Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK), Federal Republic of Germany, are part of the ''Severe Fuel Damage'' (SFD) program. The experimental program was to provide information on the failure mechanisms of Light Water Reactor (LWR) fuel elements in a temperature range from 1200 C to 2000 C and in a few cases up to 2400 C. In the CORA experiments two different bundle configurations were tested: PWR (Pressurized Water Reactor) and BWR (Boiling Water Reactor) bundles. The BWR-type bundles consisted of 18 fuel rod simulators (heated and unheated rods), an absorber blade of steel containing eleven absorber rods filled with boron carbide powder. The larger bundle CORA-18 contained the same number of absorber rods but was made up of 48 fuel rod simulators. All BWR bundles were surrounded by a zircaloy shroud and the absorber blades by a channel box wall on each side, also made of zircaloy. The test bundles were subjected to temperature transients of a slow heatup rate in a steam environment. Thus, an accident sequence was simulated, which may develop from a small-break loss-of-coolant accident of a LWR. The transient phases of the tests were initiated with a temperature ramp rate of 1 K/s. The temperature escalation due to the exothermal zircaloy(Zry)-steam reaction started at about 1100 C, leading the bundles to maximum temperatures of approximately 2000 C. In all experiments bundle destruction started in the upper region (axially) with melting of the absorber blade and the absorber rod cladding at about 1250 C by interaction of boron carbide and steel. After destruction of the channel box walls this melt attacked the zircaloy fuel rod cladding and started to interact with the UO2 pellets. The test bundles also resulted in severe oxidation of the following components made of zircaloy: shroud, cladding, and grid spacers at the central and upper positions. Relocated absorber melt formed extended blockages at lower elevations of the bundles. This distribution of absorber material could in the type of reactor accident described with subsequent flooding of the partially destroyed reactor core with unborated water lead to local recriticalities. There was no difference in the behavior of the large bundle CORA-18 compared to the BWR test bundles of regular size, i.e. CORA-16 and CORA-17. Quenching (flooding) of a degraded BWR-type bundle (CORA-17) exhibits identical behavior as observed in the PWR-type quenching experiments: The bundle results in locally enhanced zircaloy/steam reaction causing a renewed temperature rise, an additional meltdown of materials, and an additional strong hydrogen generation. (orig.)
Primary Subject
Source
Jan 2009; 137 p; ISSN 0947-8620; ; Available from TIB Hannover: ZA 5141(7447)
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Sepold, L.; Hagen, S.; Hofmann, P.; Schanz, G.
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung, Programm Nukleare Sicherheitsforschung2009
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung, Programm Nukleare Sicherheitsforschung2009
AbstractAbstract
[en] The CORA experiments carried out in an out-of-pile facility at the Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK), Federal Republic of Germany, are part of the ''Severe Fuel Damage'' (SFD) program. The experimental program is to provide information on the failure mechanisms of Light Water Reactor (LWR) fuel elements in a temperature range from 1200 C to 2000 C and in a few cases up to 2400 C. In the CORA experiments two different bundle configurations are tested: PWR (Pressurized Water Reactor) and BWR (Boiling Water Reactor) bundles. The PWR-type assemblies usually consist of 25 rods with 16 electrically heated fuel rod simulators and nine unheated rods (full-pellet and absorber rods). Bundle CORA-5 contained one Ag/In/Cd - steel absorber rod whereas two absorber rods were used in CORA-12, CORA-15, and CORA-9. The larger bundle CORA-7 contained 5 absorber rods. CORA-12 was terminated by quenching with water from the bottom. In CORA-15 the heated and unheated rods were pressurized to achieve pronounced clad ballooning. Bundle CORA-9 was tested with a system pressure of 1.0 MPa instead of 0.22 MPa. The test bundles were subjected to temperature transients of a slow heatup rate in a steam environment. Thus, an accident sequence is simulated, which may develop from a small-break loss-of-coolant accident of a LWR. The transient phases of the tests were initiated with a temperature ramp rate of 1 K/s. The temperature escalation due to the exothermal zircaloy (Zry)-steam reaction started at about 1100 C, leading the bundles to maximum temperatures of approximately 2000 C. Rod destruction started with the failure of the absorber rod cladding at about 1200 C, i.e. about 250 K below the melting regime of steel. Penetration of the steel cladding was presumably caused by a eutectic interaction between steel and the zircaloy guide tube. The test bundles resulted in severe oxidation and partial melting of the cladding, fuel dissolution by Zry/UO2 interaction, complete Inconel spacer destruction, and relocation of melts and fragments to lower elevations in the bundle, where extended blockages have formed. There was no difference in the behavior of the large bundle CORA-7 compared to the test bundles of regular size. (orig.)
Primary Subject
Source
Jan 2009; 145 p; ISSN 0947-8620; ; Available from TIB Hannover: ZA 5141(7448)
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
ACTINIDE COMPOUNDS, ALLOYS, CHALCOGENIDES, ENRICHED URANIUM REACTORS, FUEL ELEMENTS, OXIDES, OXYGEN COMPOUNDS, POWER REACTORS, REACTOR COMPONENTS, REACTORS, THERMAL REACTORS, TRANSITION ELEMENT ALLOYS, URANIUM COMPOUNDS, URANIUM OXIDES, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS, ZIRCONIUM ALLOYS, ZIRCONIUM BASE ALLOYS
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Hagen, S.; Sepold, L.; Hofmann, P.; Schanz, G.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Material- und Festkoerperforschung; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projektgruppe LWR-Sicherheit1988
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Inst. fuer Material- und Festkoerperforschung; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projektgruppe LWR-Sicherheit1988
AbstractAbstract
[en] In the tests with Al2O3 pellets, simulating burnable poison rods (98.6 wt.% Al2O3 + 1.4 wt.% B4C), early melt formation at about 13500C was observed. The liquefaction increases distinctly at 15000C. In the resolidified melts two metallic phases: α-Zr(O) and (Zr, Al) alloy and one porous ceramic (ZrO2/Al2O3) eutectic can be distinguished. Large blockages form at the lower end of the bundle. In the tests with UO2 pellets the melting starts at the elevation of the Inconel grid spacer. By eutectic melt formation in contact with the Zircaloy the liquefaction begins already below the melting point of the Zry and Inconel. Further interaction of this melt with the UO2 results in partial dissolution of the pellets. Solidification of the melt led to blockage formation at the lower end of the bundle, but at higher elevations compared to the tests with alumina pellets. At some locations fragmentation of fuel pellets to fine powder took place during cooldown. (orig./HP)
[de]
In dem Experiment mit Al2O3-Pellets, das das Verhalten von abbrennbaren Neutronenabsorberstaeben simulieren sollte (98.6 Gew.% Al2O3 und 1.4 Gew.% B4C) wurde die erste Schmelze schon ab 13500C bemerkt. Die Verfluessigung der Staebe nahm bei 15000C deutlich zu. In den erstarrten Schmelzmassen kann man zwei metallische Phasen [α-Zr(O) und eine (Zr, Al) Legierung] und eine poroese keramische Phase (ZrO2/Al2O3-Eutektikum) finden. Am unteren Ende des Buendels haben sich starke Blockaden ausgebildet. Im UO2-Test begannen die Schmelzerscheinungen auf der Hoehe des Inconel-Abstandshalters. Durch eutektische Schmelzbildung am Kontakt zwischen Inconel und Zry begann die Verfluessigung schon unterhalb der Schmelztemperatur des Zry-Huellmaterials und Abstandshalters. Die daraus folgende Wechselwirkung dieser Schmelze mit dem UO2 fuehrte zum Aufloesen der Pellets und zur Bildung einer uranhaltigen Schmelze. Das Erstarren der Schmelze fuehrte zur Blockadenbildung am unteren Ende der Buendels, aber in einer Hoehe, die deutlich ueber derjenigen des Al2O3 Buendels lag. An einigen Positionen des CORA-2-Buendels kann man die Fragmentierung der UO2-Pellets waehrend des Abkuehlens bis hin zu feinem Pulver erkennen. (orig./HP)Primary Subject
Secondary Subject
Source
Sep 1988; 44 p
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Sepold, L.; Hofmann, P.; Homann, C.
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Reaktorsicherheit; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Programm Nukleare Sicherheitsforschung; Russian Academy of Sciences, Moscow (Russian Federation). Inst. of Nuclear Safety2002
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Materialforschung; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Reaktorsicherheit; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Programm Nukleare Sicherheitsforschung; Russian Academy of Sciences, Moscow (Russian Federation). Inst. of Nuclear Safety2002
AbstractAbstract
[en] The QUENCH experiments are to investigate the hydrogen source term that results from the water injection into an uncovered core of a light-water reactor (LWR). The test bundle is made of 21 fuel rod simulators with a length of approximately 2.5 m. 20 fuel rod simulators are heated over a length of 1024 mm, the one unheated fuel rod simulator is located in the center of the test bundle. Heating is carried out electrically using 6-mm-diameter tungsten heating elements installed in the center of the rods and surrounded by annular ZrO2 pellets. The rod cladding is identical to that used in LWRs: Zircaloy-4, 10.75 mm outside diameter, 0.725 mm wall thickness. The test bundle is instrumented with thermocouples attached to the cladding and the shroud at 17 different elevations with an axial distance between the thermocouples of 100 mm. During the entire test up to the cooldown phase, superheated steam together with the argon as carrier gas enters the test bundle at the bottom end and leaves the test section at the top together with the hydrogen that is produced in the zirconium-steam reaction. The hydrogen is analyzed by three different instruments: two mass spectrometers and a ''Caldos 7 G'' hydrogen measuring device (based on the principle of heat conductivity). Part I of this report describes the results of test QUENCH-04 performed in the QUENCH test facility at the Forschungszentrum Karlsruhe on June 30, 1999. The objective of the experiment QUENCH-04 was to investigate the reaction of the non-preoxidized rod cladding on cooldown by steam rather than quenching by water. Part II of the present report deals with the results of the SVECHA/QUENCH (S/Q) code application to the FZK QUENCH bundle tests. The adaptation of the S/Q code to such kind of calculations is described. The numerical procedure of the recalculation of the temperature test data, and the preparation for the S/Q code input is presented. In particular, the results of the QUENCH-01 and QUENCH-04 test simulations are discussed. (orig.)
[de]
In den QUENCH-Versuchen soll der Wasserstoffquellterm bei der Einspeisung von Notkuehlwasser in einen trockenen, ueberhitzten Reaktorkern eines Leichtwasserreaktors (LWR) ermittelt werden. Das QUENCH-Testbuendel ist mit 21 Brennstabsimulatoren bestueckt und hat eine Gesamtlaenge von ca. 2,50 m. 20 Brennstabsimulatoren sind auf einer Laenge von 1024 mm beheizt, der Zentralstab ist unbeheizt. Als Heizer werden Wolfram-Staebe von 6 mm Durchmesser verwendet, die im Zentrum der Brennstabsimulatoren angeordnet und von ZrO2-Ringtabletten umgeben sind. Die Stabhuellen sind identisch mit LWR-Huellrohren: Zircaloy-4, 10,75 mm Aussendurchmesser und 0,725 mm Wanddicke. Testbuendel und Shroud sind mit Thermoelementen instrumentiert. Sie sind auf 17 Messebenen im Abstand von 100 mm angeordnet. Waehrend des gesamten Tests bis zur Abkuehlphase wird ueberhitzter Dampf zusammen mit Argon als Traegergas am unteren Ende in die Teststrecke eingespeist und verlaesst diese zusammen mit dem Wasserstoff, der sich durch die Zirkonium-Dampf-Reaktion gebildet hat, am oberen Ende. Der Wasserstoff wird mit Hilfe von drei Messgeraeten analysiert: zwei Massenspektrometer und ein ''Caldos-7G''-Analysegeraet (Waermeleitfaehigkeits-Messprinzip). In Teil I dieses Berichts sind die Ergebnisse des Experiments QUENCH-04, das am 30. Juni 1999 in der QUENCH-Versuchsanlage des Forschungszentrums Karlsruhe durchgefuehrt wurde, beschrieben. Ziel des Versuchs QUENCH-04 war die Untersuchung des Verhaltens von nicht voroxidierten LWR-Brennstaeben waehrend der Kuehlung eines Brennstabbuendels mit Dampf anstelle von Wasser. Teil II dieses Berichts behandelt die Ergebnisse der Anwendung des SVECHA/QUENCH (S/Q)-Rechenprogramms auf die Ergebnisse der FZK-QUENCH-Experimente. Die Angleichung des S/Q-Rechenprogramms an diese Art von Rechnungen wird beschrieben. Die numerische Behandlung der Nachrechnung der Temperatur-Versuchsdaten und die Anfertigung der S/Q-Programm-Eingabe werden praesentiert. Insbesondere werden die Ergebnisse bezueblich der Versuche QUENCH-01 and QUENCH-04 diskutiert. (orig.)Primary Subject
Source
Apr 2002; 227 p; ISSN 0947-8620; ; Available from TIB Hannover: ZA 5141(6412)
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Pruessmann, M.; Karb, E.H.; Sepold, L.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik1981
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik1981
AbstractAbstract
[en] This report describes the results of the Test Series G1 within the in-pile experimental program for the investigation of LWR fuel rod behavior. The results were obtained with single rods of a PWR design in the DK loop of the FR2 reactor at the Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK). The in-pile tests with the objective of investigating the influence of a nuclear environment on the mechansims of fuel rod failure were being performed with irradiated and unirradiated rods. The main parameter of the test program is the burnup ranging from 2500 to 35 000 MWd/t. The results of test series G1 (35 000 MWd/t) with respect to the burst data, i.e. burst temperature, burst pressure, and burst strain, do not indicate major differences from the in-pile tests with unirradiated test specimens. (orig.)
[de]
Dieser Bericht beschreibt die Ergebnisse der Versuchsserie G1 des F+E-Vorhabens In-pile-Versuche zum LWR-Brennstabverhalten. Mit den In-pile-Versuchen soll der Einfluss nuklearer Kenngroessen auf die Mechanismen des Brennstabversagens unter LOCA-Bedingungen untersucht werden. Die Versuche werden sowohl mit unbestrahlten als auch mit vorbestrahlten Einzelstaeben durchgefuehrt, die bezueglich der radialen Abmessungen LWR-Brennstaeben entsprechen. Hauptparameter des Versuchsprogramms war der Abbrand, der von 2500 bis 35 000 MWd/t variiert wurde. Die Ergebnisse aus der Versuchsserie G1 (35 000 MWd/t) lassen bezueglich der Berstdaten, wie Bersttemperatur, Berstdruck und Berstdehnung keinen Unterschied zu den Versuchen mit unbestrahlten Prueflingen erkennen. (orig.)Original Title
In-pile Experiemente zum Brennstabverhalten beim Kuehlmittelstoerfall
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Feb 1981; 155 p
Record Type
Report
Report Number
Country of publication
ACCIDENTS, FAILURES, FUEL ELEMENTS, HEAVY WATER COOLED REACTORS, HEAVY WATER MODERATED REACTORS, IRRADIATION REACTORS, ISOTOPE PRODUCTION REACTORS, NATURAL URANIUM REACTORS, REACTOR ACCIDENTS, REACTOR COMPONENTS, REACTORS, RESEARCH AND TEST REACTORS, RESEARCH REACTORS, SAFETY, TANK TYPE REACTORS, TEST REACTORS, THERMAL REACTORS, WATER COOLED REACTORS, WATER MODERATED REACTORS
Reference NumberReference Number
INIS VolumeINIS Volume
INIS IssueINIS Issue
Pruessmann, M.; Karb, E.H.; Sepold, L.
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1982
Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Hauptabteilung Ingenieurtechnik; Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Projekt Nukleare Sicherheit1982
AbstractAbstract
[en] The main objective of the FR2-LOCA tests is to provide information about the effects of a nuclear environment on the mechanisms of fuel rod failure in the second heatup phase of a LOCA (Loss-of-Coolant Accident). The test rods have a heated length of 50 cm, and their radial dimensions are identical with those of a commercial German PWR (Pressurized Water Reactor). The tests are performed with unirradiated as well as with previously irradiated rods. The main parameter of the FR2 In-pile Test Program is the burnup, ranging from 2500 to 35000 MWd/t. The test rods are filled with helium to internal pressures representing the range of PWR rod pressures. The C tests showed cracked fuel after the irradiation (prior to the transients) and a fragmentation of fuel pellets after the transient tests due to cladding ballooning. The post test results indicated a reduction of the pellet stack length of the test rods caused by a redistribution of the fuel in the sections of major deformation. The burst data of the C tests did not reveal any difference between tests with unirradiated fuel rods and the irradiated fuel rods of this test series. This report documents the nominal and actual data of the test rods, the data recorded during the transient and steady-state operation, and the results of the non-destructive post-test examinations. (orig./HP)
[de]
Mit den In-pile-Versuchen im FR-2, in denen die 2. Aufheizphase eines Kuehlmittelverlust-Stoerfalls simuliert wurde, sollte der Einfluss nuklearer Kenngroessen auf die Mechanismen des Brennstabversagens unter LOCA-Bedingungen untersucht werden. Als Versuchsstaebe wurden Prueflinge mit einer aktiven Brennstofflaenge von 50 cm und radialen Abmessungen verwendet, die denen von Staeben kommerzieller DWR entsprechen. Es wurden Versuche sowohl mit unbestrahlten als auch mit vorbestrahlten Prueflingen durchgefuehrt. Hauptparameter des Versuchsprogramms war der Abbrand, der von 2500 bis 35000 MWd/t variiert wurde. Die Staebe wurden in den Versuchen mit Innendruecken beaufschlagt, die typisch fuer DWR-Brennstaebe sind. Im Unterschied zu den Versuchen mit nicht vorbestrahlten Brennstabprueflingen zeigten die C-Versuchsstaebe nach dem Bersten eine Schuettung von zerteilten Brennstofftabletten im Bereich der Huellrohraufweitung: Der durch das Aufblaehen der Huelle zusaetzlich entstandene Raum fuer den Brennstoff fuellte sich mit Bruchstuecken der waehrend der Vorbestrahlung schon zersprungenen Pellets. Durch Nachrutschen von Brennstoff entstanden so z.T. ausgepraegte Verkuerzungen der Pelletsaeule. Hinsichtlich der Berstdaten lassen sich bei den C-Versuchen keine Besonderheiten gegenueber den Versuchen mit unbestrahlten Prueflingen erkennen. Der Bericht dokumentiert die Nominal- und die gemessenen Daten der Prueflinge, die wichtigsten Messwerte der Transientenversuche einschliesslich des jeweils vorangegangenen Stationaerbetriebs sowie die Ergebnisse der zerstoerungsfreien Nachuntersuchungen. (orig./HP)Original Title
In-pile-Experimente zum Brennstabverhalten beim Kuehlmittelverluststoerfall
Primary Subject
Secondary Subject
Source
Jan 1982; 159 p
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Report
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