Wasserdichte Sicherheitsbewertungen für flüssigkeitsgekühlte Kernreaktoren
Eines der wichtigsten Argumente, das für schnelle Brüter spricht, ist deren Sicherheit. Da sie Flüssigmetall als Kühlmittel verwenden, profitieren Schnellbrutreaktoren von der sehr hohen Wärmeleitfähigkeit von Metall. Theoretisch kann sich ein mit Flüssigmetall gekühlter schneller Brüter selbst abschalten, ohne Temperaturgrenzwerte zu überschreiten. Allerdings erfordert die Entwicklung von Reaktoren, die Flüssigmetalle verwenden, eine umfassende Kenntnis von deren thermohydraulischen Eigenschaften, die das EU-finanzierte Projekt SESAME bereitzustellen sucht. Das Projekt konzentrierte sich auf bleigekühlte Schnellbrutreaktoren und natriumgekühlte Schnellbrutreaktoren, die laut dem Generation-IV International Forum (GIF) beide zu den vielversprechendsten Kerntechnologien für Reaktoren der nächsten Generation gelten. „Ziel war es, die Sicherheit von mit Flüssigmetall gekühlten Schnellbrutreaktoren zu verbessern, indem neue sicherheitsbezogene Versuchsergebnisse und verbesserte numerische Ansätze bereitgestellt werden“, so der Projektleiter Dr. Mariano Tarantino. „Diese Ergebnisse werden es Systementwicklern ermöglichen, die sicherheitsrelevante Ausrüstung zu verbessern, was wiederum zu erhöhten Sicherheitsstandards und einer verbesserten Sicherheitskultur führt.“ Das Projektteam hat sich auf vier europäische Demonstratoren konzentriert: ASTRID (ein industrieller Prototyp, der Innovationsmöglichkeiten für Salzschmelzenreaktoren bestätigen soll), ALFRED (ein Demonstrator für bleigekühlte Schnellbrutreaktoren in Rumänien), MYRRHA (eine Multifunktionsanlage zur Bestrahlung mit schnellen Neutronenspektren in Belgien, die auch als experimentelle Pilotanlage für die Bleitechnologie fungiert) und SEALER (ein kleiner schwedischer bleigekühlter Reaktor, der zur kommerziellen Energieerzeugung in Kanada entwickelt wurde). Es ging gezielt die pränormativen, fundamentalen sicherheitsbezogenen Herausforderungen an, mit denen die Demonstratoren konfrontiert sind. SESAME liefert verschiedene numerische Ansätze zur Entwicklung und Sicherheitsbewertung dieser fortschrittlichen Reaktoren. Unter anderem ermöglicht das Projekt dank einer Datenbank von Eigenschaften und fortgeschrittenen turbulenten Wärmeflussmodellen ein tieferes Verständnis von Turbulenzen in Brennelementen sowie Durchmischungs- und Temperaturschwankungsphänomenen, die in Reaktorbecken auftreten. Das Projekt betrachtete mehrere thermohydraulische Szenarien bezüglich des Reaktorkerns, in denen die höchsten Temperaturen erwartet werden, validierte in verschiedenen Szenarien numerische Methoden für die Berechnung der Strömungsdynamik, entwickelte eine feste Anlage für Experimente zur natürlichen Konvektion und Gefrierung von Blei in einer beckenartigen Geometrie und bewertete die thermohydraulische Leistung einer beckenartigen Anlage mit Blei-Wismut-Eutektikum während eines kontrollierten Unfalls aufgrund von Strömungsverlust. Detaillierte Empfehlungen und ein Fachbuch Ein weiteres wichtiges Ergebnis des Projektes besteht aus einer Zusammenstellung von Richtlinien, einschließlich Empfehlungen zur Verifizierung, Validierung und Bestimmung des Unsicherheitsgrades bei der Verwendung numerischer Methoden bezüglich Flüssigmetalle. „Es wurde auch ein Fachbuch zusammengestellt und veröffentlicht, das die wichtigsten Ergebnisse des SESAME-Projekts hervorhebt, das aber auch internationale Beiträge und Perspektiven enthält. Dieses Fachbuch sollte als guter Ausgangspunkt für Berufseinsteiger und Studenten in diesem Bereich dienen“, so Dr. Tarantino. Insgesamt bietet SESAME die nötige Wissensgrundlage, um flüssigmetallgekühlte Schnellbrutreaktoren zu bauen und den Aufsichtsbehörden und Organisationen für technische Unterstützung in Europa zu helfen. Es wird erwartet, dass die neuen Versuchsdaten und die fortschrittlichen Simulationsansätze, die im Projekt entwickelt wurden, den Austausch über Kernreaktorsicherheit zwischen Interessengruppen und der Zivilgesellschaft fördern werden, während der Wissensschatz des Projekts der EU und ihren Mitgliedstaaten ermöglichen wird, solide Sicherheitsrichtlinien zu entwickeln und zu implementieren.
Schlüsselbegriffe
SESAME, Sicherheitsbewertung, Kernkraft, flüssigkeitsgekühlt, Energieerzeugung, Bewertung, Richtlinien, schneller Brüter, Flüssigmetall
