Bereitstellung, Qualifizierung und Mischung typischer LWR-Störfallaerosole mit Brandaerosolen

• Generation, qualification and composition of typical LWR severe accident aerosols with soot

Wellding, Jan; Allelein, Hans-Josef (Thesis advisor); Abel, Dirk (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2020, 2021)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2020

Kurzfassung

Das wesentliche Hindernis für die Akzeptanz der Kernenergie als gesicherte CO2-freie Energiequelle für die Stromerzeugung ist die Möglichkeit schwerer Störfälle. Für die Begrenzung der Auswirkungen solcher Ereignisse ist das Verständnis über das Verhalten von Aerosolen als wesentlicher mobilisierbarer Teil der Spalt- und Aktivierungsprodukte von entscheidender Bedeutung, da diese für die langfristigen anlagenexternen Auswirkungen - insbesondere in Form von Landkontamination - verantwortlich sind. Auch wenn die damit verbundenen Fragestellungen der Entstehungs- und Alterungsprozesse sowie der Transport- und Ablagerungsmechanismen von Aerosolen die Reaktorsicherheitsforschung seit langem begleiten, sind noch eine Vielzahl von Details nicht in letzter Konsequenz geklärt. Die bereits gewonnenen Erkenntnisse stellen die Grundlage für Systemcodes dar, die u.a. den Verlauf von Störfällen und deren potenziellen Auswirkungen berechnen sollen. Zu den o. g. Prozessen und Mechanismen wurden im Rahmen dieser Arbeit Versuche durchgeführt, die Eigenschaften sowie das Verhalten typischer Störfallaerosole von Leichtwasserreaktoren und insbesondere ihre Mischung genauer betrachten. So zeigen die Versuche deutlich, dass die Größenklassenverteilung eines Mischaerosols, das nicht gealtert ist, durch die Größenklassenverteilungen der Ausgangsaerosole geprägt wird. Dies führt auch zu der Erkenntnis, dass die chemische Zusammensetzung eines Aerosols eine Funktion der Größenklasse ist. Da die radiologischen Eigenschaften stoffspezifisch sind und praktisch alle Ablagerungsmechanismen auf eine Funktion der Größenklasse zurückgeführt werden können, kommt deren Kenntnis eine besondere Bedeutung zu. Für einen möglichen Quellterm resultiert daraus, dass die Aktivität eines Störfallaerosols nicht ausschließlich über die Masse bestimmt werden kann, sondern unter Berücksichtigung der Größenklassenverteilung betrachtet werden muss. Des Weiteren zeigen die durchgeführten Versuche, dass auch die Interaktion zwischen Brandaerosolen und typischen Störfallaerosolen keine ungewöhnlichen Veränderungen der Größenklasse ergeben und sich initial auch hier eine einfache Überlagerung der Größenklassenverteilungen ergibt. Die durchgeführten Ablagerungsversuche stellen zudem erstmals experimentelle Daten zur Verfügung, die belegen, dass die Rechnungen des Systemcodes COCOSYS in den Konzentrationsbereichen, in denen bislang noch keine Versuchsdaten zur Validierung zur Verfügung standen, den richtigen Verlauf wiedergeben.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Regelungstechnik [416610]