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Sanchez-Espinoza, V.H.; Elias, E.; Homann, C.; Hering, W.; Struwe, D.
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Reaktorsicherheit; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1997
Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Inst. fuer Reaktorsicherheit; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt (Germany). Projekt Nukleare Sicherheitsforschung1997
AbstractAbstract
[en] The heat transfer model of the RELAP5/MOD3.1 (R5M3) code was extensively reviewed and assessed. The most important deficiency of the current version of the code was attributed to its treatment of the transition boiling heat transfer regime. The current transition boiling model significantly underpredicts the liquid heat transfer rate. Since at low quality conditions the liquid boiling component is a major fraction of the total heat transfer, the current model underpredicts the quench temperature and the quenching rate under most conditions relevant to LOCA and degraded core analysis. Therefore, a new model has been developed and implemented in the R5M3 code for predicting the transition boiling heat transfer. The new model is based on an extension of the phenomenological formulation suggested originally by Chen. It utilizes only local state variables calculated by the R5M3 code and does not require other history parameters, such as quench position or CHF and minimum film boiling temperatures, which are not available at each time step. A number of separate effect and bundle test experiments are analyzed with the modified code version. The predictions are compared with those obtained by the frozen code version and with available experimental data. Several variables, such as well temperatures, vapor and liquid velocities, void fraction etc., are examined in order to evaluate the general prediction capability of the code in modeling boil-off and reflood transients. In addition, the current and the modified stand-alone transition boiling models are tested against a large sample of the available data-base on steady-state post dryout heat transfer. In all cases, the predictions of the modified model fit the measured data better. The temperature curves are physically and conceptually more sound than those predicted by the frozen code version. This is achieved by introducing a more realistic modeling of the transition boiling heat transfer which affects only one subroutine of the R5M3 code. (orig.)
[de]
Die Waermeuebertragung-Flutmodelle des Programmsystems RELAP5/MOD3.1 (R5M3) wurden ausfuehrlich ueberprueft und bewertet. Dabei hat sich herausgestellt, dass die bisherige Modellierung des Uebergangssiedens wesentliche Maengel aufweist. Dazu gehoert die starke Unterstaetzung der Waermeuebertragungsrate zu der Fluessigkeit, die den groessten Anteil des gesamten Waermeuebergangskoeffizienten im Uebergangssieden unter Bedingungen geringen Dampfgehalts ausmacht. Dies fuehrt dazu, dass die Quenchtemperatur und -rate in den meisten Faellen, die fuer LOCA- und Kernschmelze-Unfallszenarien relevant sind, ebenfalls unterschaetzt werden. Es wurde daher ein neues Modell fuer das Uebergangssieden entwickelt, qualifiziert und in der Programmversion R5M3 implementiert. Das Model erweitert die urspruenglich vom Chen vorgeschlagene phaenonemologische Formulierung, welche nur auf vom R5M3 berechneten, lokalen Zustandsparametern basiert. Parameter wie Quenchfrontlage, kritischer Waermestrom, minimale Filmsiedentemperatur, die nicht in jedem Zeitschritt zur Verfuegung stehen, werden nicht gebraucht. Das erweiterte Uebergangssiede-Modell wurde anhand zahlreicher Einzelstab- und Buendelversuchen validiert. Die dabei erzielten Ergebnisse wurden mit denen der urspruenglichen R5M3-Version verglichen. Darueberhinaus wurde das urspruengliche und das modifizierte Uebergangssiedemodell als ein Stand-Alone-Programm gegenueber einer breiten quasi-stationaeren Daten-Basis validiert. In allen untersuchten Faellen hat sich gezeigt, dass die Einfuehrung des neuen Modells die Uebereinstimmung der berechneten mit den gemessenen Daten erheblich verbessert hat. Die berechneten Temperaturen beschreiben den Flutvorgang in realistischerer und physikalisch sinnvollerer Weise als das bisher der Fall war. Die verbesserte Vorhersage des Flutprozesses wurde durch eine mechanistischere Modellierung der Waermeuebertragung im Uebergangssiedebrereich erreicht. Die Implementierung dieses Modells im Programmsystem R5M3 erfordert Aenderungen in lediglich einem Unterprogramm (pstdnb). (orig.)Primary Subject
Source
Sep 1997; 99 p; ISSN 0947-8620; ; Available from TIB Hannover: ZA 5141(5954)
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