Results of the commissioning bundle test QUENCH-L0 performed under LOCA conditions. (SR-7571)

Ergebnisse des unter Bedingungen eines LOCA-Störfalls ausgeführten Inbetriebnahmeversuches QUENCH-LOCA-0
Der QUENCH-L0-Versuch wurde als Inbetriebnahmetest für die QUENCH-LOCA-Testserie konzipiert. Ziel der Bündel-Testserie ist die Prüfung von Brennstabhüllrohrmaterial hinsichtlich Verformung, Bersten und Wasserstoffaufnahme bei der für deutsche Reaktoren repräsentativen LOCA-Auslegungsstörfallszenarien. Des Weiteren sollten mittels detaillierter mechanischer Nachuntersuchungen anhand von Festigkeitseigenschaften Versprödungskriterien für Hüllrohre ermittelt werden. Das QUENCH-L0-Testbündel bestand aus 21 elektrisch beheizten Brennstabsimulatoren mit Hüllrohren aus Zircaloy-4 im Lieferzustand. ... mehrJeder Brennstabsimulator wurde separat mittels Krypton druckbeaufschlagt. Enddrücke von 35, 40, 45, 50 und 55 bar wurden eingestellt. Während 185 s wurde die Temperatur in der transienten Phase von 520 auf 1070°C erhöht. Die verringerte Festigkeit und die erhöhte Duktilität des Hüllrohrmaterials führten zu Ballooning und Bersten aller druckbeaufschlagten Brennstabsimulatoren in der transienten Phase. Das Experiment wurde durch Abschrecken des Bündels mit Wasser ohne die übliche Langsam-Abkühl-Phase beendet. Nachuntersuchungen ergaben Werte für die Dehnung zwischen 20% und 35% im Bereich der Hüllrohre mit einem maximalen Oxidationsgrad von 2% ECR. Die Neutronenradiographie der Hüllrohre zeigt eine erhöhte Konzentration von absorbiertem Wasserstoff in den Hüllrohren in der Nähe der geplatzten Beulen. Wasserstoff wurde in bandförmigen Bereichen an der Grenze zur inneren Oxidationszone absorbiert. Zugversuche an den Hüllrohren mit erhöhtem Wasserstoffgehalt zeigten, dass die meisten Hüllrohre am Wasserstoffband reißen.

The QUENCH-L0 experiment was defined as commissioning test for the new QUENCH-LOCA test series. The overall objective of this bundle test series is the investigation of ballooning, burst and secondary hydrogen uptake of the cladding under representative design basis accident conditions as well as detailed post-test investigation of cladding mechanical properties to check the embrittlement criteria. The QUENCH-L0 test bundle contained 21 electrically heated fuel rod simulators with as-received Zircaloy-4 claddings. Each rod was separately pressurized with krypton gas with initial pressures of 35, 40, 45, 50, and 55 bar for different rods. ... mehrThe transient phase with heating from 520°C to 1070°C lasted 185 s. The decreased yield strength and increased ductility of the heated cladding resulted in a progressive ballooning and consequent burst of all of the pressurized rods during the transient. The test was terminated by water quenching of the bundle without usual intermediate slow cooling phase. Post-test investigations showed strain values between 20 and 35% at cladding positions with oxidation degree corresponding to 2% ECR. Neutron radiography of cladding tubes has allowed to observe elevated concentration of absorbed hydrogen near to burst positions in band shaped cladding regions formed at the boundary of inner oxidised zone. During the tension test the cladding tubes with increased hydrogen content were ruptured mostly along the hydrogenated bands.