APROS code benchmarking inboiling water reactor accident analyses

Abstract

Diplomityö käsittelee kiehutusvesilaitosten transienttien ja onnettomuuksien analysointia APROS-ohjelmiston avulla. Työ on tehty Teollisuuden Voima Oy:n (TVO) Olkiluoto 1 ja 2 laitosyksiköiden mallin pohjalta. Raportissa esitetään ohjelmiston käyttämiä yhtälöitäja laskentamalleja yleisellä tasolla. Työssä esitellään laitoksen yleispiirteet turvallisuustoimintoineen ja kuvataan ohjelmaan suureksi osaksi aiemmin luotua laskentamallia. Työssä on luetteloitu voimassa olevatlisensiointianalyysit, joiden joukosta on valittu laskentatapauksia ohjelmiston suorituskyvyn arviointia varten. Lisäksi työhön on valittu laskentatapauksia muilla kuin lisensointiin käytetyillä ohjelmilla lasketuista analyyseistä. Lisäksi on suoritettu vertailulaskuja konservatiivisen ja realistisen mallin erojen esille saamiseksi. Laskentatapauksia ovat mm. ylipainetransientti, jäähdytteen menetysonnettomuus ja oletettavissa oleva käyttöhäiriö, jossa pikasulku ei toimi (ATWS). Diplomityön edetessä laitosmallia on kehitetty edelleen lisäämällä joitakin järjestelmiä ja tarkentamalla joidenkin komponenttien kuvausta. Työssä ilmeni, että APROS soveltuu jäähdytteenmenetysonnettomuuden ja suojarakennuksen yhtäaikaiseen analyysiin. APROS.n vaste nopeisiin transientteihin jäi kuitenkin vertailutasosta. Tämän työn perusteella APROS-mallia kehitys jatkuu edelleen siten, että se soveltuisi entistä paremmin myös nopeiden transienttien ja ATWS-tilanteiden kuvaamiseen. Työssä olevaa lisensointianalyysien kuvausta tullaan käyttämään hyväksi selvitettäessä laitoksen turvallisuuden väliarviossa tarvittavien analyysien määrää ja laatua. Nyt saatuja kokemuksia voidaan hyödyntää myös mahdollisen kolmiulotteisen sydänmallin hankinnassa APROS-ohjelmistoon. Tässä diplomityössä esitettyjä parannuksia voidaan käyttää hyväksi SAFIRtutkimusohjelman hankkeiden suunnittelussa.

This Master's thesis concerns benchmarking APROS code in different types of postulated transients and accidents of boiling water reactors (BWR). Basic calculation features and principlesof the code are shortly introduced. Main characters of Olkiluoto BWR's are introduced and main safety principles are presented as well. Main calculation components of the used plant model are described. Licensing analysesof the plant are listed according to the latest operating licence and the most limiting ones were selected as benchmark cases. In addition some cases were chosen among those that were calculated with RELAP code. Calculations were made for benchmarking the APROS code and for assessment of the difference between the realistic and conservative scenarios. The casesincluded pressure transients, loss of coolant accidents and anticipated transients without scram. Calculation model was modified during the calculations and some components and systems were added. According to the calculations APROS is capable to analyse a loss of coolant accident (LOCA) and the behaviour of containment simultaneously. In case of fast transient the code did not succeed as well as it did in LOCA cases. The calculation model will be modified according to recommendations that are presented in this thesis. The aim is to develop the model so that itis capable to analyse fast transients and anticipated transients without scram (ATWS) better. The listing of licensing analyses will be used when appraising the need for new analyses for operating license renewal. If TVO is going to acquire a three-dimensional core model for APROS, the experiences gained from this thesis will be taken advantage of. Modifications may be done to the code within SAFIR research programme according to the recommendations that are presented in this thesis.