Transiente Simulation und Analyse eines superkritischen CO2-Wärmeabfuhrsystems unter verschiedenen abnormalen Betriebsbedingungen

Das superkritische Kohlendioxid (sCO2) Wärmeabfuhrsystem, das auf mehreren geschlossenen Brayton-Zyklen mit sCO2 als Arbeitsfluid basiert, ist ein innovatives, selbstantriebendes und modulares Wärmeabfuhrsystem für bestehende und zukünftige Kernkraftwerke. Frühere Studien analysierten sein Design, Layout, Steuerung und Betrieb. Darüber hinaus berücksichtigt diese Studie verschiedene plötzliche Ausfälle während des Unfallverlaufs, z. B. Ausfälle einzelner sCO2-Zyklen, Steuerungssysteme und Ventile. Diese abnormalen Bedingungen wurden mit dem thermohydraulischen Systemcode ATHLET für einen generischen Konvoi-Druckwasserreaktor untersucht. In den meisten Fällen kann der Ausfall eines einzelnen sCO2-Zyklus kompensiert werden. Einerseits führt der Ausfall der Ventilatoren des Gaskühlers zu einem Druckanstieg, der durch ein Bestandskontrollsystem oder einen Zyklusstopp gemildert werden kann. Andererseits kann eine unbeabsichtigte Ventilatordrehzahlsteigerung zu einem Kompressoranstieg ohne geeignete Gegenmaßnahmen führen. Darüber hinaus kann das System unter dem zyklischen Blasenablass von den Sicherheitsventilen des Dampferzeugers betrieben werden, wenn die Entlastungsventile nicht verfügbar sind. Schließlich löst das unbeabsichtigte Schließen des Ventils, das den Dampfdurchfluss durch den kompakten Wärmeübertrager steuert, einen schnellen Zyklus-Stopp aus, aber ein anschließender Neustart könnte möglich sein.