External insulation of nuclear reactor pressure vessel to mitigate pressurized thermal shock

Abstract

Pressurized thermal shock is a serious threat to a nuclear power plant, because it can lead to rupturing of the reactor pressure vessel and release of radioactivity to the environment. It is caused by overcooling of the vessel when there is high internal pressure. The weld seams of the vessel are the most vulnerable spots to the pressurized thermal shock. One way to defend against it is to insulate them with an external insulator to dampen the resulting temperature gradient. The purpose of this thesis is to plan a test program to study the behavior of different insulation configurations. Previous studies on the subject are used as a basis and the test facility constructed previously is to be used for the measurements. Also, to demonstrate the existing calculation tools, the temperature profile during an accident is numerically simulated and analysed.

Paineistettu lämpöshokki on ydinvoimalalle vakava uhka, sillä se voi aiheuttaa reaktoripainesäiliön murtumisen ja johtaa säteilyn leviämiseen ympäristöön. Se aiheutuu onnettomuustilanteessa painesäiliön liiallisesta kylmenemisestä samalla kun sen sisällä vallitsee kova paine. Etenkin painesäiliön hitsisaumat ovat alttiita hajoamiselle paineistetun lämpöshokin takia. Eräs tapa suojautua siltä onkin eristää alttiit saumat ulkopuolisella lämpöeristeellä, jolloin syntyvä lämpötilagradientti jää pienemmäksi. Tämän työn tarkoituksena on aikaisempiin tutkimuksiin pohjautuen suunnitella koeohjelma, jolla selvitetään erilaisten eristeratkaisujen toimivuutta. Aikaisemmissa tutkimuksissa käytetty koelaite muodostaa mittausten pohjan. Lisäksi työssä simuloidaan seinämän lämpötilajakauma, joka analysoidaan olemassa olevilla laskentatyökaluilla niiden demonstroimiseksi.