Análisis y simulación de un escenario accidental de pérdida de potencia exterior con el código termohidráulico TRACE5. Aplicación a una instalación experimental nuclear

Abstract

[ES] El objetivo de este Trabajo Final de Grado es contribuir a la evaluación del código termohidráulico TRACE para aplicación en reactores nucleares en temas relacionados con la seguridad. Esta contribución se basa particularmente en el análisis del comportamiento transitorio de una instalación experimental en situación de pérdida de potencia exterior (Station Black Out). Se trata de la instalación experimental Primärkreislauf Versuchsanlage (PKL), situada en Alemania. El experimento realizado pertenece al programa PKL III que tiene como objetivo la realización de experimentos termohidráulicos relativos a diseños PWR actuales y avanzados. Dentro de este programa, se encuentra la serie H2 que engloba a accidentes más allá de la base de diseño con calentamiento significativo en el núcleo. El tema principal se centra en evaluar la validez de la simulación del transitorio frente a una base de datos experimentales que cubre todos los procesos termohidráulicos principales, así como el comportamiento de los elementos que componen la instalación. Para lograr este objetivo, se ha modificado un modelo de la instalación PKL con el código termohidráulico TRACE (TRAC/RELAP Advanced Computational Engine). A continuación, se ha realizado la evaluación de los resultados del código a nivel del sistema, es decir, un análisis de la respuesta termohidráulica global de la instalación PKL, comparándolos con los datos experimentales de la prueba realizada en la instalación PKL. Del mismo modo, a lo largo de este trabajo se han estudiado distintas alternativas del modelo en TRACE con el objetivo de realizar un análisis de los fenómenos asociados.

[CA] L’objectiu d’aquest Treball Fi de Grau és contribuir a l’avaluació del codi termohidràulic TRACE per a l’aplicació en reactors nuclears en temes relacionats amb la seguretat. Aquesta contribució es basa particularment en l’anàlisi del comportament transitori d’una instal·lació experimental en la situació de pèrdua de potència exterior (Station Black Out). Es tracta de la instal·lació experimental Primärkreislauf Versuchsanlage (PKL), situada a Alemanya. L’experiment realitzat pertany al programa PKL III que te com objectiu la realització d’experiments termohidràulics relatius a dissenys PWR actuals i avançats. Dins d’aquest programa es troba la sèrie H2 que considera accidents més enllà de la base de disseny amb calfament significatiu en el nucli. El tema principal es centra en avaluar la validesa de la simulació del transitori davant d’una base de dades experimentals que continguen tots els processos termohidràulics principals, així com el comportament dels elements que comporten la instal·lació. Per aconseguir aquest objectiu, s’ha modificat un model de la instal·lació PKL amb el codi termohidràulic TRACE (TRAC/RELAP Advanced Computational Engine). Dresprés, s’ha realitzat l’avaluació dels resultats del codi a nivell del sistema, és a dir, una anàlisi de la resposta termohidràulica global de la instal·lació PKL, comparant-los amb les dades del model en TRACE amb l’objectiu de realitzar un anàlisi dels fenòmens associats.

[EN] The objective os this essay is to contribute to the evaluation of the thermohydraulic TRACE code for application in nuclear reactors in security related topics. The contribution is based in particular on the analysis of the transient behaviour of a experimental installation in a situation of external power loss (Station Black Out). This is the PKL test facility Primärkreislauf Versuchsanlage (PKL), situated in Erlangen, Germany. The test was carried out by the PKL III program, which aims to conduct thermohydraulic experiments on current and advanced PWR designs. Within this program, there is the H2 series that encompasses accidents beyond the design base with significant core heat-up. The main topic is to evaluate the validity of the transient simulation in front of an experimental daba base that covers all the main thermohydraulic processes, as well as the behaviour of the elementos that make up the installation. To achieve this objective, a model of the PKL test facility with the TRACE (TRAC/RELAP Advanced Computational Engine) has been modified. Next, the evaluation of the results of the code at the system level, ie an analysis of the global thermohidraulic response of the PKL test facility has been carried out, comparing them with the experimental data of the test carried out at the PKL test facility. In the same way, throughout this work have studied different alternatives of the model in TRACE with the objective of performing an analysis of the associated phenomena.