Fire tests to validate fire simulation codes: numerical results
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W. Klein-Heßling
Abstract
Fire simulations have gained more and more significance, particularly in the context of deterministic as well as probabilistic fire safety analyses for operating nuclear power plants (NPP). An “International Collaborative Project to Evaluate Fire Models for Nuclear Power Plant Applications (ICFMP)” has been started in 1999, to make use of the experience and knowledge of a variety of expert institutions in this field worldwide to assess and improve, if necessary, the state-of-the-art with respect to modelling fires for application to nuclear installations/plants. In the frame of ICFMP two fuel fire experiments have been selected for the Benchmark Exercise No. 4 and four cable tray fire tests for the Benchmark Exercise No. 5, all of these performed in the fire compartment OSKAR of the iBMB (Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz) in Braunschweig. In this paper an overview of the calculated results will be given. The simulations of the two large fuel pool fire experiments still indicate difficulties to simulate under-ventilated conditions. The results provide a first indication on the uncertainties of such simulations, although it has to be considered, that the fire load was quite large compared to the compartment volume. The ignition of cables trays as well as the flame propagation on these trays could still not be simulated in an adequate way by the fire codes applied. Different boundary conditions such as pre-heating or the use of more complex cable insulation materials make the situation even more complex.
Kurzfassung
Brandrechnungen erhalten immer größere Bedeutung, insbesondere im Zusammenhang von deterministischen als auch probabilitischen Brandsicherheitsanalysen für in Betrieb befindliche kerntechnischen Anlagen. Ein „International Collaborative Project to Evaluate Fire Models for Nuclear Power Plant Applications (ICFMP)“ wurde im Jahr 1999 gestartet, um die Erfahrungen und das Wissen von verschiedenen Instituten aus diesem Bereich zu nutzten, um den Stand der Technik der Brandmodellierung im Bereich kerntechnischer Anlagen zu überprüfen und eventuell zu verbessern. Im Rahmen des ICFMP wurden zwei Treibstoffbrände für die Benchmark-Aufgabe Nr. 4 und vier Kabeltrassenbrände für die Benchmark-Aufgabe Nr. 5 ausgewählt, die alle im Brandraum OSKAR des iBMB (Institut für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz) in Braunschweig durchgeführt wurden. In diesem Beitrag wird ein Überblick über die Ergebnisse von dazu durchgeführten Brandsimulationsrechnungen gegeben. Die Simulation der zwei großen Lachenbrände zeigte die Schwierigkeiten bei der Berechnung unter sauerstoffarmem Randbedingungen auf. Die Resultate liefern erste Hinweise auf die Unsicherheiten solcher Analysen, wobei berücksichtigt werden muss, dass die Lachenbrände relativ groß im Vergleich zum Brandraumvolumen waren. Die Zündung von Kabeltrassen als auch die Propagation der Flammen an diesen Trassen kann bisher nicht in adäquater Weise berechnet werden. Unterschiedliche Randbedingungen wie Vorwärmung oder die Verwendung von komplexen Kabelmaterialien komplizieren die Situation noch mehr.
References
1Dey, M.: Evaluation of Fire Models for Nuclear Power Plant Applications, U.S. Nuclear Regulatory Commission, NUREG-1758, Washington DC, USA, June 2002Suche in Google Scholar
2Klein-Heßling, W.; Röwekamp, M.; Riese, O.: Evaluation of Fire Models for Nuclear Power Plant Applications: Large Fires in Compartments, International Panel Report on Benchmark Exercise No. 4, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) Report Number GRS-213, ISBN-Nr. 3-931995-80-1, in publication, 2006Suche in Google Scholar
3Riese, O.; Hosser, D.; Röwekamp, M.: Evaluation of Fire Models for Nuclear Power Plant Applications: Flame Spread in Cable Tray Fires, International Panel Report on Benchmark Exercise No. 5, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) Report Number GRS-214, ISBN-Nr. 3-931995-81-X, in publication, 2006Suche in Google Scholar
4Miles, S.: Evaluation of Fire Models for Nuclear Power Plant Applications: Pool Fires In Large Halls, Building Research Establishment, BRE Report No. 212214, May 2004, Watford, UKSuche in Google Scholar
© 2007, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Summaries/Kurzfassungen
- Summaries
- Editorial
- Fire protection – maintaining and enhancing the safety of nuclear power plants
- Technical Contributions/Fachbeiträge
- National and international standards and recommendations on fire protection and fire safety assessment
- Fire tests to validate fire simulation codes: experimental results
- Fire tests to validate fire simulation codes: numerical results
- The OECD FIRE database
- The RES/EPRI concensus – fire probabilistic risk assessment method∗
- Fire PSA of the French PWR 900 MWe series
- Fire PSA of the French PWR 900 MWe series
- Methods for a Fire PSA exemplarily applied to a German BWR-69 type nuclear power plant
- Probabilistic safety analysis for fire events for the NPP Isar 2
- Quantitative application of Monte Carlo simulation in Fire-PSA
Artikel in diesem Heft
- Summaries/Kurzfassungen
- Summaries
- Editorial
- Fire protection – maintaining and enhancing the safety of nuclear power plants
- Technical Contributions/Fachbeiträge
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- Fire tests to validate fire simulation codes: numerical results
- The OECD FIRE database
- The RES/EPRI concensus – fire probabilistic risk assessment method∗
- Fire PSA of the French PWR 900 MWe series
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- Methods for a Fire PSA exemplarily applied to a German BWR-69 type nuclear power plant
- Probabilistic safety analysis for fire events for the NPP Isar 2
- Quantitative application of Monte Carlo simulation in Fire-PSA
