Modelling of the EU-ABWR nuclear power plant with Passive Containment Cooling System with Apros

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Karppinen, Ismo
dc.contributor.author Lauerma, Sampsa
dc.date.accessioned 2016-11-02T09:47:28Z
dc.date.available 2016-11-02T09:47:28Z
dc.date.issued 2016-10-25
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/23381
dc.description.abstract Computer codes are used widely in nuclear safety research. Thermal-hydraulic codes are able to model large systems up to full scale nuclear power plants. Apros is multifunctional software for modelling and dynamic simulation, developed by VTT in collaboration with Fortum. Apros is widely used for safety analysis of nuclear power plants. In this thesis the history and evolution of boiling water reactors (BWR) towards the Advanced Boiling water Reactor (ABWR) is presented. The main focus is targeted on the EU-ABWR designed by Toshiba. The purpose of this work was to study the passive safety systems for boiling water reactors and to make the full scale EU-ABWR model with Apros. In this study a complete model for EU-ABWR Nuclear Power Plant with the Passive Containment Cooling System (PCCS) has been modelled with Apros. After the Fukushima accident the interest towards the passive safety systems has increased significantly among the nuclear community. The safety systems in EU-ABWR are presented in this thesis. Passive safety systems are into special notice. Also the effects of the Fukushima accident are discussed shortly. The Apros model of the EU-ABWR Nuclear Power Plant has been made from scratch using only public material. The model is quite complete in every essential parts of the power plant, although it is not very detailed in many parts. The functionality of the Apros model was verified by calculating two transients. The Containment model and the PCCS were tested in the first case where a severe meltdown accident was simulated. The PCCS system worked as planned with natural circulation and it was capable for transferring the residual heat to the PCCS pool and further to the atmosphere acting as the Ultimate Heat Sink. The operation of the whole nuclear power plant model was tested in the second case, where station blackout transient was simulated. In this case the decay heat was removed to the atmosphere with Isolation Condensers (IC). Blowdown to the wetwell through the relief valves by overpressure occurred only once, which fulfils the Finnish YVL Requirement. The results were quite similar compared to the MAAP simulations made by Japan Atomic Energy Agency (JAEA) and tests from the thermal hydraulic test facility TIGER by Toshiba. These calculations verify that the full model of the EU-ABWR power plant with PCCS is functional. However the modelling is not comprehensive and further validation is needed if more accurate safety analysis is considered to be made with the model. en
dc.description.abstract Monia erilaisia laskentaohjelmistoja on kehitetty ydinvoimalaitosten turvallisuustutkimusta varten. Termohydraulisilla ohjelmistoilla pystytään mallintamaan kokonaisen ydinvoimalaitoksen toimintaa. Apros on VTT:n ja Fortumin yhdessä omistama ja kehittämä laskentaohjelmisto, jota käytetään laajalti ydinvoimalaitosten turvallisuusanalyyseihin. Tässä diplomityössä on esitetty kiehutusvesireaktoreiden kehitys kohti ABWR-reaktoria (Advanced Boiling water Reactor, kehittynyt kiehutusvesireaktori). Pääpaino on Toshiban suunnittelemassa EU-ABWR -laitoksessa. Työn tarkoituksena oli tutkia passiivisia turvallisuusjärjestelmiä kiehutusvesireaktoreille sekä mallintaa EU-ABWR -ydinvoimalaitos. Voimalaitos kokonaisuudessaan sekä suojarakennuksen passiivinen jäähdytysjärjestelmä (PCCS) on mallinnettu käyttäen Apros -ohjelmistoa. Mielenkiinto passiivisia turvallisuusjärjestelmiä kohtaan on lisääntynyt merkittävästi Fukushiman onnettomuuden jälkeen. EU-ABWR -laitoksen turvallisuusjärjestelmät sekä erityisesti passiiviset turvallisuusjärjestelmät on esitelty tässä työssä. Myös Fukushiman onnettomuus ja sen vaikutukset on käyty läpi lyhyesti. EU-ABWR -laitoksen Apros-malli on tehty alusta alkaen käyttäen lähteenä ainoastaan julkista materiaalia. Malli on melko kattava tärkeimmiltä osiltaan, vaikkakaan kovin yksityiskohtaista mallinnusta ei ole kaikin osin tehty, johtuen julkisesti saatavien lähtötietojen puutteista. Mallin toimivuus on testattu simuloimalla kaksi koetapausta. Ensimmäisessä tapauksessa testattiin suojarakennusmallin sekä suojarakennuksen passiivisen jäähdytysjärjestelmän toimivuus simuloimalla vakava sydämensulamisonnettomuus. Passiivinen jäähdytysjärjestelmä toimi suunnitellusti luonnonkierron avulla, siirtäen syntyvän jälkilämmön ilmakehään. Koko laitosmallin toimivuus testattiin toisessa koetapauksessa, missä simuloitiin kaiken sähkövirran menetystä voimalaitoksella. Tässä tapauksessa jälkilämpö poistettiin eristyslauhduttimien avulla. Paineenalennus ulospuhallusventtiilien kautta tapahtui vain yhden kerran, mikä täyttää Säteilyturvakeskuksen asettaman vaatimuksen. Tulokset olivat vastaavia, mitä on saatu Japanin Atomienergiajärjestön (JAEA) tekemissä MAAP-simuloinneissa sekä Toshiban tekemissä kokeissa TIGER-koelaitteistolla. Nämä laskut osoittivat, että voimalaitosmalli sekä PCCS-malli toimivat suunnitellusti. Malli ei ole kuitenkaan niin kokonaisvaltaisesti testattu, että sitä voisi suoraan käyttää tarkempiin turvallisuusanalyyseihin. fi
dc.format.extent 81
dc.language.iso en en
dc.title Modelling of the EU-ABWR nuclear power plant with Passive Containment Cooling System with Apros en
dc.title EU-ABWR ydinvoimalaitoksen sekä suojarakennuksen passiivisen jäähdytysjärjestelmän mallinnus Aprosilla fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword ABWR en
dc.subject.keyword BWR en
dc.subject.keyword PCCS en
dc.subject.keyword Apros en
dc.subject.keyword thermal-hydraulic codes en
dc.subject.keyword nuclear safety analysis en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201611025482
dc.programme.major Engineering Physics fi
dc.programme.mcode SCI3056 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Tuomisto, Filip
dc.programme Master’s Progamme in Engineering Physics fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account