In dieser Arbeit werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Nachwärmeabfuhr von abgebrannten Brennelementen in Nasslagern bei auslegungsüberschreitenden Störfällen durchgeführt, die Ergebnisse zusammenfassend dargestellt, bewertet und hinsichtlich der Übertragbarkeit auf ein gesamtes Brennelement-Lagerbecken diskutiert. Der Fokus liegt auf dem Aufbau gesicherter Kenntnisse über die Wärmetransportprozesse innerhalb eines Brennelementes, um die Entwicklung axialer und radialer Brennstaboberflächen-Temperaturen im Fall eines postulierten Störfalls prognostizieren zu können. Zudem stellen die experimentellen Ergebnisse aufgrund deren Variationsbreite eine wertvolle Basis zur Validierung bislang eingesetzter Integral- und CFD-Modelle dar und dienen zur Weiterentwicklung von Rechencodes.
Den Schwerpunkt dieser Arbeit stellen generische experimentelle Untersuchungen der Thermohydraulik bzw. des Wärmetransportes dar, wobei systematisch betriebliche und konstruktive Einflussfaktoren untersucht werden. Ergänzend werden erste Analysen zur Simulation der durchgeführten Experimente mit dem Integralcode ATHLET durchgeführt, um eine erste Abschätzung zur Anwendbarkeit geben zu können.
Zur Durchführung der experimentellen Untersuchungen wurde im Rahmen dieser Arbeit, auf Grundlage einer fundierten Literaturrecherche, die integrale Versuchsanlage ALADIN konzipiert, an der Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik der Technischen Universität Dresden aufgebaut und Anfang 2016 in Betrieb genommen. Das Design hebt sich durch die spezielle modulare und variable Bauweise im einzigartigen axialen und radialen Originalmaßstab sowie der eingesetzten Messtechnik von bereits bestehenden Anlagen ab, wodurch die Untersuchung unterschiedlicher Einflussparameter bei Luft- und Wasser/Dampf- Atmosphären ermöglicht wird. Diese Analysen werden daraufhin auf deren Übertragbarkeit und hinsichtlich möglicher Konzepte zur Erhöhung der Sicherheit von BE-LB diskutiert. Basierend auf den Erkenntnissen dieser Arbeit werden abschließend zukünftige Untersuchungsschwerpunkte abgeleitet.