Schnelle Berechnung realer Stoffeigenschaften

Der Berechnung der Stoffwerte von Wasser und Wasserdampf kommt im Programmsystem AC² zur Reaktorsicherheitsbewertung der GRS, beispielsweise im Thermohydraulik-Code ATHLET, eine fundamentale Bedeutung zu. Die dafür eingesetzten Stoffwertfunktionen müssen sehr genau sein, da auch kleinere Abweichungen zu erheblichen Fehlern in den Simulationsergebnissen führen können. Zudem müssen die Rechenzeiten dieser Funktionen möglichst gering sein, da sie entscheidend für die Gesamtrechenzeit der Simulation sind. Um in ATHLET geringe Rechenzeiten zu gewährleisten, werden die Stoffwerte aus zuvor tabellierten Werten interpoliert. Das derzeit verwendete Verfahren ist jedoch vor allem in Bereichen mit starker Nichtlinearität der Stoffwerte recht ungenau. Zudem ist der Gültigkeitsbereich auf Drücke von 0,1 bar bis 300 bar beschränkt, was die genaue Simulation von Wärmerohren oder des Druckaufbaus durch Dampfeinströmung in ein Vakuum-Containment unmöglich macht. Um Stoffeigenschaften mit hoher Genauigkeit und geringen Rechenzeiten bestimmen zu können, ist das Spline-Basierte Table Look-Up Verfahren (SBTL) in einem Projekt der International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) entwickelt worden und seit 2015 internationaler Standard. Gesamtziel ist die Weiterentwicklung von ATHLET durch Implementierung der neuen SBTL-Algorithmen. Dadurch soll die Genauigkeit der Simulationsergebnisse im gesamten Anwendungsbereich erhöht werden. Zudem wird die Anwendbarkeit des ATHLET-Codes auf Prozesse mit Drücken unter 0,1 bar erweitert. Die neuen Berechnungsalgorithmen für die Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf sollen im gesamten Programmsystem AC2 vorteilhaft einsetzbar sein und die Stoffwert-Berechnung darin vereinheitlichen.

 

Arbeitsplan:
 

 

 

Kooperationspartner:

-    Gesellschaft für Reaktorsicherheit (GRS), Garching