Simulation experiments on the spreading behaviour of core melts: KATS-5 (1-dim spreading of an oxidic melt into a dry channel)

Fuer zukuenftige Leichtwasserreaktor-Kraftwerke werden spezielle Einbauten (Kernfaenger) erforderlich sein, um das Containment-Versagen infolge von Erosion des Fundamentes bei einem Kernschmelzunfall zu verhindern. Die geschmolzenen Kernmassen sollen moeglichst schnell in einen festen Zustand uebergefuehrt werden, um die Freisetzung von radioaktivem Material zu reduzieren. Einige der vorgeschlagenen Kernfaengerkonzepte, insbesondere auch fuer den EPR (European Pressurized Reactor), beruhen auf dem Prinzip, die geschmolzenen Kernmassen auf ebenen Flaechen zu verteilen und anschliessend mit Wasser zu kuehlen. Es wurde deshalb eine Serie von Experimenten durchgefuehrt, um das Ausbreiten von Schmelzen mit hoher Temperatur auf ebenen Flaechen zu untersuchen. Dabei wurde als Simulationsmaterial eine Thermitschmelze aus Aluminiumoxid und Eisen verwendet. Die oxidischen und metallischen Komponenten werden dabei getrennt und auf verschiedene Ausbreitungsflaechen geleitet. Der Einfluss niedriger Wasserschichten auf den Flaechen auf den Ausbreitungsprozess wurde ebenfalls untersucht. In KATS-5 wurde die Ausbreitung einer oxidischen Schmelze in einen eindimensionalen trockenen Kanal untersucht. Was die metallische Eisenschmelze betrifft, so lag das Interesse nicht am Ausbreitungsverhalten, sondern am nachfolgenden Fluten der Schmelzenoberflaeche mit Wasser. Dieser Test wird in einem spaeteren Bericht beschrieben werden, der sich mit weiteren Flutungs-Tests beschaeftigen wird. (orig.)In future Light Water Reactors special devices (core catchers) might be required to prevent containment failure by basement erosion after reactor pressure vessel meltthrough during a core meltdown accident. Quick freezing of the molten core masses is desirable to reduce release of radioactivity. Several concepts of core catcher devices, especially also for the EPR (European Pressurized Reactor) have been proposed based on the spreading of corium melt onto flat surfaces with subsequent water cooling. Therefore a series of experiments to investigate high temperature melt spreading on flat surfaces has been carried out using alumina-iron thermite melts as a simulant. The oxidic and metallic phases of the melt are separated and spread on different surfaces. The influence of a shallow water layer on the surface onto the spreading behaviour has also been studied. In the KATS-5 experiment the spreading of an oxidic melt into a one-dimensional dry channel has been investigated. As to the metallic iron melt, the emphasis has not been on the spreading phase, but rather on the following flooding of the melt surface with water. This flooding test will be described in a separate report which will deal with further tests of this special objective. (orig.)SIGLEAvailable from FIZ Karlsruhe / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman