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

Simulationsexperimente zum Ausbreitungsverhalten von Kernschmelzen: KATS-5 (1-dim Ausbreiten einer oxidischen Schmelze in einen trockenen Kanal)
Für zukünftige Leichtwasserreaktor-Kraftwerke werden spezielle Einbauten (Kernfänger) erforderlich sein, um das Containment-Versagen infolge von Erosion des Fundamentes bei einem Kernschmelzunfall zu verhindern. Die geschmolzenen Kernmassen sollen möglichst schnell in einen festen Zustand übergeführt werden, um die Freisetzung von radioaktivem Material zu reduzieren.
Einige der vorgeschlagenen Kernfängerkonzepte, insbesondere auch für den EPR (European Pressurized Reactor), beruhen auf dem Prinzip, die geschmolzenen Kernmassen auf ebenen Flächen zu verteilen und anschließend mit Wasser zu kühlen. ... mehrEs wurde deshalb eine Serie von Experimenten durchgeführt, um das Ausbreiten von Schmelzen mit hoher Temperatur auf ebenen Flächen zu untersuchen. Dabei wurde als Simulationsmaterial eine Thermitschmelze aus Aluminiumoxid und Eisen verwendet. Die oxidischen und metallischen Komponenten werden dabei getrennt und auf verschiedene Ausbreitungsflächen geleitet. Der Einfluß niedriger Wasserschichten auf den Flächen 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 Schmelzenoberfläche mit Wasser. Dieser Test wird in einem späteren Bericht beschrieben werden, der sich mit weiteren Flutungs-Tests beschäftigen wird.

In future Light Water Rectors 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. ... mehrThe 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.