Experimental and calculational results of the experiments QUENCH-02 and QUENCH-03

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 up 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 ZrO_2 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 heatup or transient 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 two different instruments: A mass spectrometer and a 'Caldos 7 G' hydrogen measuring device (a heat conductivity measurement system). This report presents the results of Tests QUENCH-02 and QUENCH-03 performed in the QUENCH test facility at the Forschungszentrum Karlsruhe on July 7, 1998 and January 20, 1999, respectively. The objective of Experiments QUENCH-02 and QUENCH-03 was the investigation of the behavior on reflood of PWR fuel rods with little oxidation, i.e. on test rods without a pre-oxidation phase (reference tests to those with a pre-oxidation phase)In den QUENCH-Versuchen soll der Wasserstoffquellterm, der sich bei einer Einspeisung von Notkuehlwasser in einen trockenen, ueberhitzten Reaktorkern eines Leichtwasserreaktors (LWR) ergibt, 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 ZrO_2-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 der Aufheizphase oder Transiente 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 zwei Messgeraeten analysiert: Einem Massenspektrometer und einem Caldos-7G-Analysegeraet (Waermeleitfaehigkeits-Messsystem). In diesem Bericht sind die Ergebnisse der Experimente QUENCH-02 und QUENCH-03, die am 7. Juli 1998 und am 20. Januar 1999 in der QUENCH-Versuchsanlage des Forschungszentrums Karlsruhe durchgefuehrt wurden, beschrieben. Ziel der Versuche QUENCH-02 und QUENCH-03 war die Untersuchung des Verhaltens von nicht oder leicht voroxidierten LWR-Brennstaeben waehrend der Flutung eines Brennstabbuendels mit Notkuehlwasser. Diese Experimente dienen als Referenzversuche fuer die Tests mit voroxidierten StaebenSIGLEAvailable from TIB Hannover: ZA 5141(6295) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman