Laskentamalli PKL-koelaitteiston pienen vuodon kokeen simuloimiseksi Apros-ohjelmistolla

Työn tavoitteena oli tehdä Apros-laskentamalli PKL-koelaitteistosta ja testata kuinka hyvin Apros pystyy laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun E2.2 pienen vuodon kokeen. Tavoitteena oli myös tarkastella boorittoman veden tulpan etenemistä pienen vuodon kokeen aikana. PKL-koelaitteisto vastaa saksalaista sähköteholtaan 1300 MW olevaa Philippsburg 2 painevesilaitosta. Koelaitteiston tilavuudet ja teho on skaalattu kertoimella 145. Työssä tehdyllä laskentamallilla tarkasteltiin boorittoman veden tulpan liikkumista pienen vuodon kokeen aikana. Kun malli oli valmis, laskenta suoritettiin Apros 5.05 versiolla. Boorittoman veden tulpan etenemisen laskennassa käytettiin toisen kertaluvun diskretointia, jolla booripitoisuuden muutokset säilyvät teräväreunaisina. Laskentamalli pystyi kuvaamaan koelaitteistolla suoritetussa pienen vuodon kokeessa tapahtuneet ilmiöt varsin hyvin. Eroa koetuloksiintuli pääkiertopiirien luonnonkiertojen alkamishetkistä ja primääripaineen käyttäytymisessä. Kokeen alkutilanne ei ollut stationääritila, joten alkutilanteen asettamisessa oli hankaluuksia. Varsinkin pääkiertopiirien veden pinnankorkeuksienasettamisessa oli vaikeuksia, koska veden pinnankorkeuksien erot pyrkivät tasoittumaan nopeasti kokeen aikana. Apros pystyi laskemaan PKL-koelaitteistolla suoritetun pienen vuodon kokeen hyvin. Mallilla tulisi kuitenkin laskea vielä toisentyyppisiäkin kokeita, ennen kuin voidaan varmuudella tietää mallin toimivuus. PKL-koelaitteisto vastaa pääpiirteiltään Suomeen rakennettavaa Olkiluoto 3 ydinvoimalaitosta. Tehty työ antaa lisävarmuutta, kun Olkiluoto 3 laitoksen turvallisuustarkasteluita tehdään.

This Master's thesis object was to model the PKL test facility with Apros code and to simulate small break loss of coolant accident (SBLOCA) with that simulation model. The second object was to examine how the lowest boron concentration slugs move during SBLOCA. The PKL test facility replicates a 1300 MW pressurized water reactor with elevations scaled to 1:1. The scaling factor for volumes and power is 1:145. ThePKL test facility was modeled with Apros 5.05. The second order discretization of boron concentration in Apros 5.05 allows more precise simulation of sharp concentration changes. The main phenomena in the PKL E2.2 testwere reproduced quite well. However there were some differences on natural circulation onsets between the test facility and the simulation model. Primary pressure rose higher in the simulation model than in the test facility after low pressure safety injection pumps were operated. The onset of the test was not stationary situation. That presented some problems especially with setting water levelsin steam generators. Apros was able to calculate the SBLOCA experiment performed with the PKL test facility. However, different tests shouldbe simulated with the model to validate it further. A new nuclear power plant, Olkiluoto 3, is under construction in Finland and the PKL test facility replicates Olkiluoto 3 quite well. The work done gives more confidence in using Apros insafety analysis of Olkiluoto 3.