Erweiterung der THAI-Versuchsanlage als SMR-Integral-Anlage NU-eX; in der Fördermaßnahme Nukleare Sicherheitsforschung und der Strahlenforschung

Abstract

Die Arbeiten umfassten die Planung und Erweiterung der THAI-Anlage am Standort Hochheim am Main. Als zentrale Bestandteile der Anlagenweiterung wurde ein großes Wasserbecken (NU-eX-Pool) errichtet, in dem ein neuer druckfester Versuchsbehälter installiert wurde (NU-eX-Behälter). Zusätzlich zu diesen beiden Hauptkomponenten wurde die Medienversorgung und Messtechnik beschafft und installiert, ebenso die erforderlichen Erweiterungen der Versuchsinfrastruktur. Das permanent stehende Wasserbecken wurde mit einem Innendurchmesser von 6,5 m und einer Höhe von 8,0 m errichtet. Der Pool ragt dabei deutlich tiefer als das Kellergeschoss des Anlagengebäudes. Das Wasservermögen des Pools beträgt 265,5 m3 abzüglich der Verdrängung des eingetauchten NU-eX-Behälters. Für die Anlagenerweiterung wurde ein großer Edelstahl-Druckbehälter geplant und gefertigt. Der Behälter dient als zentrale Komponente für die Experimente in der zukünftigen NU-eX-Anlage. Er wurde für einen zulässigen Überdruck von 64 bar bei 200 °C ausgelegt und kann dank der durchgängigen Nutzung mit O-Ringen auch unter technischen Vakuumbedingungen (entsprechend -1 bar ü) eingesetzt werden. Mit einem Durchmesser von 2,3 m und einer Höhe von 12 m wurde der Behälter mittig und oben jeweils mit einem umlaufenden Flansch ausgestattet, um eine einfache Abnahme der oberen Behälterhälfte und des Deckels für Einbauten und Instrumentierungsarbeiten zu ermöglichen. Des Weiteren erlaubt dieser Behälter mit dem herausnehmbaren Mittelsegment, dass Skalierungsuntersuchungen mit einer einzigen modularen Anlage durchgeführt werden. NU-eX ermöglicht Experimente zur sicherheitstechnischen Bewertung von Forschungs- und Leistungsreaktoren und dient im gleichen Maße auch der Kompetenz- und Nachwuchsentwicklung im Bereich der Reaktorsicherheit. Sie ist in ihrer Technik und Nutzung weltweit einzigartig und bietet eine große Bandbreite an Einsatzbereichen. Die wissenschaftlichen und sicherheitstechnischen Fragestellungen umfassen u. a. die Thermohydraulik und Hydrodynamik von großen Wasservorlagen, Wasserstoff-Risiko und -Beherrschung, das Spaltproduktverhalten von Aerosolen und Iod sowie die Quellterm-Prognose und die Zuverlässigkeit von Rückhaltesystemen. Die SMR-Erweiterung erlaubt damit die Analyse von passiven Sicherheitssystemen in bestehenden und zukünftigen Leistungs- sowie Forschungsreaktoren europäischer Nachbarländer. Eigene Schutzrechte wurden für die Durchführung des Vorhabens nicht in Anspruch genommen. Die verwendete Fachliteratur ist im Literaturverzeichnis am Ende dieses Berichts aufgeführt.