ML20091N300: Difference between revisions

From kanterella
Jump to navigation Jump to search
(StriderTol Bot insert)
 
(StriderTol Bot change)
 
Line 17: Line 17:


=Text=
=Text=
{{#Wiki_filter:';                            '3
{{#Wiki_filter:}}
                                                                                                                                                                                                                                                                                - .i^ :: . '. ' ' [ , !. ., b . T :d.-y                                                                                                                                                        ..'GS                                                                      :                                                                                                                .e..                                              .;'.; . - a                                            ..y : .. . ... .
n . . . _.. ., ..v..: .:... s~                                                              r : ..c'.
          - ': . .' . , . f; f , a                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                , . ;; ; #: t .                                                                            s..
                                                                      .g .                                            .
                                                                                                                              .'.,.,l''.',..',.(~.V.z<..;.,.:                                                  .e....
: s.                                                                  .,!
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        -..,,..._;. .g.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . ,                                                                                                      ,,o,                        ,.,..<.,s._1
                                                                                                                                . - . . ,: '7,.
                                                                                                                                                            .t
                                                                                                                                                                                          . :                        r...+,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                          .>;?'y_                  ...=.>>                '
3
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ....      .    .          :,        L
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ,5.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            -  . a  i-        .      ,.+          :t    .
i.-.. . < . - a T, .                                                                                              -M                      r.                                t.......i.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .. A e';.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .;e.                        *    .  -      -      .    .                    -                            '
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .,....;,-.,...,.p-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . -.. .' ~-s..,' , . . . .-
e
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  , c n.6...'. 1..,.; . , .~ ...s
                                                                                                                                                                        ;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            m s , ; :..,.,s.                        .. : . . , .,.-. ...y.,.-.                                                . . . - .- . . -;.. ...r..'.?.-,
2                                                                                                  ..ta                          - ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              . -' .. .;.~,-..c...
p
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ..... .,, ,.c.                                                      n.,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ,;... ...- -. . ., ,.                                                        ,                                                                                                                                                                                        x.,                              .. .
:..        ~        ;.        ,        .      .    '    .
w
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    -f.' . ,. J .- : : .'. . .-..                                            .':      .e    :
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            .c
                                .:.........'.. .z: ., , l Y, , . . . .. ' . . -. ' .. .. , . . s.                                                          %
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ...?.....:,                                . v      f,          -        '    ;    .      ..                                                                                              ..- ..e.
s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . . ..s.....
            ,.....                                                                                                                                                                                                                                                                                  .                                                                                                                                                                    :.; f:; .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ..                        . . . , . k ' . ? 3 . Q. ..s.                                        .                                      . .                                        .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                -..(.''.'..,',',..{}._. , ; . ..;;                                                                                                                                                                                                                          .-                                                                .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                -.- .- : ._ , .- } g ' ', . .
g'-.
                                                            ,-            '. ' ; . : {.. .g- .- V.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    '
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ., . l ,1., p,., , . , -;                                                                                                                                                        .; . ' ,,,
      ;.. _, . .                                                                                                                        lQ,- ;, , .' ;: ._ ~; - ; . '. , g ,. '..,,' .. - ps . . -;                                                                                                                                                                                                                              . , ;;; :) . .' }a , - ,..,;..',.;                                                                                                              ,, , { y:s,.-!p t . ., .' i L e- - . . " . .(~,.,,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              '' S, ): . ' ;+-l^ .} :.t_' .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ..'o...,...~:,
                        ..* ,: .,'t :_.. ,_... :. ._'-;..'.%                                                                                                                                        - f ~: . ? ;, ', .; ' .'.,,';,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .y*,                                                                                                                    _~.<,c.
                                                                                                                                  -.              . v' :                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ..p-__ , < _ . . .;_- y . . .i . . n,,.'. y :;s. ' . .N . . .* ::? . . . _ . ;*                                                                                                                                                                  .      **
                                                                                                                                                                                    .-w                                                                                                                                                                                          .n. :. . ;. ' [* ;_p                                                                                                                  :-L        :    ~                                                                                                                                                          .r
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      , : .; ,- 8.. . -_
3..
                                                                                                                                                                                                                            . + .;- , ..~ _ .) ,: , - q                                                                                                                                      ;,. .. .
_s
:, :w;: y _ _.r*                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            *.,..~.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    . , e; ,,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        -_a                                                                                                                              e x...:.
: .-('.. s..,' -.-:,-. . . . . *. . .-- , . . . . , - . .
c, 4_                          ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        -.;...~,~.-,..~,...,,.e',..',                                      p y                                                .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .e                    ..,.;-..,,.....,t                                                . , . . -
:                                    .p                  .-      s , .,.,.x 7.,',-,.,,.,-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .~.:,'w                            ...--
                < ,, ' , -                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .- .-                                                                                                                                                                                      .,,.3,. ; ',
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .              c
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                - i- j s7
                        .                                          ;s,..                                                                                                                                                      -;                                                                                                                                                                                    .' ... -                                                                                                                  ,        .t                      .r                                                f....--          .,-s                      c,.                                                                                3 7,-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . . .                  ...e                                                                                              3...
                                                                                                                                                                                                                            .. :. r - - .
i                                                ..
p;.;.                                                          -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        - . ; :.                                                        .. _ . . . , , .                              :n - : . _ ..;_.
sU - +~ . - } ;, K b                                                                  _ ,, ,                                                ., . . . - ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ' * ~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          , . . . .[                        ;                        .,                      *. ;                                        :-                s.'              _.                .p.                . .; ,, ,
L,-                        ; . . _ . . .
      .'l .. .                                              :.*,..          p
                                                                                      . . ,"        .: ., .,,.- g.- , . : . ,]."
s                  % . -                                                                      . ;.. ;                                                . ' '                  :w                                                                                        .'*'Q.. -'C. . .. : .. .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ; ; a -: - - - '
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ".'e.P.'', .. . . ' -                                                                                                                                                                                                                                                          :...;,,,.. ,:- .: , -l- .:..'..'.~' ' ' s,,                                                                                                        ^'. ...(..,  .* .s
( ( _.'., (: e                                                                                                                                            ,,                                                                        w,y                  , -.. .  -c-. .',;. <', -                                                                                                                                                                                              . . . - , ,;, - *. ,                                                                            :'      ,. ;.;  . .* '.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ;        5,
                                              .' ";<.;'.                                                          -:.. .:' 't., ' ,..-. ".                                                          . -.. . .. , , . .;;.'.'ff.....                                                                                              - :."-                                      - -' _ . ;. ., g,;..:,,:;.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ;                                                                                                                                                                                                                                                        -~.i
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  . ,.' l;.., ' , i .
                                                                                                                                                                                                                      'y...*                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                '- '                                                                                          . : ~6.~; . . . ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                            ^                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            '
'"q'.,':.                                                                                                                                                                                                                                                                                . .y                                                                                                                                                                                                                                                      m.R.                        y Lr                                                          , ' .: ' +; f. ~                                            . -;;                .Y.
:: :*..-e9                                \s. ;.
                                                                                ; :..;                                                                                                                                                                                                                                                                                                            y-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ..-::.._...,;9.'.                                                                                                                                              .'..t,
              %,-. G... . . . , , . . - -- y                                                                                                                                          ;. _ 4 3
                                                                                                                                                                                                        .:.,s.;........
                                                                                                                                                                                                                                                              -:: , m 3 s:'                                                                          -                                            -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      - .'              ''g''....
u
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .- - - ;- . ''.%.....                                                a                                                  .
: :" ..:.-~ s [.-.-.,,-[.**                                                                                                                                                                                                                                                  'e.-^ - . , . :- "y .... - .(:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  . il' . -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      - _ '. ll _ q. .'.                                                                                                                                                                                                                                                                              "s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              . %n. A.n.'.                                      ..'..*:+,'                                                    .c ;,_-,                          . '. .".,.,                            . *j
                                                                  .1 .:    L , : : . . n . '. .* , r ., ' . - .; ..-
                                                                                                                                                                                                                                                                                          ,y..-.
                                                                                                                                                                                                                                          =-, .
                                                                                                                                                                                                        . ;. .v- -: - - '..: - . 5-.**';....,.                                                                                                                                                                                                                                            ._n....                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .. -,...                    ... . c. .<.                          . , . - . . R-a x;. .                                                                                                                                                                                                                                                                                    -                                      --                            <#                                                                                                                                                            .a
  .      . .: ; >. ,r...                                                                              ...'..c,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .          i.            ,        .      ::.              -.        %            n..;. .c:.          .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .*                                      e                                            . :
                                                                                              .,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .: v... : t :                                                                                                          .w.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .,s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .m,,                                                                                .;. .,  '.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ;s .
C.W ; j. -                                                                                                                                                              ..:-                                  ..:.                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ' ~
                                                                                                                            - -                                                                                                s'                                                                                                                                                                                                                                                              < .; .: + ..
O.. J                                                                .,..                                                                                                                                                .l l o '. . R....: * * -                                                                                                                                                                                                                                                                                        or                                                                                <_
                                                                                                      <          (        ,        .    .        '.          :    ,,            ;                                                                                                                                                                                                                                                                                  ,,_                    .      .    .    .      ,      .    .    .    ..';.,._s
                                                                ..L.mf                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            .    , . ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .,;-            .      3        ,                                                                                                                                                                          .    ;.,.              .    \  ;.;-,,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .      ,    .    ..;          _      _        ;        -                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  -...._..,;_.,,;.,___e
          .. ,.;--                                                                .c ;.                  .                                                                                ',_/f;......g                                        .:                                  5        ,.                                                                                                                                ,s          ;      .:.      ;  .                                    . . .                    ,          qs        _,                      ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            -.                          :                                                                                                                                  iv-
_- -." t
* m .. ;;-f ; . ,.. , ...m...,. .. . , ,...g.,. .- ; <.. , , .. , , . ;. .y. _, . q. _. ~, . , 9. : . ; - .,....a,;
f_g                              :        < ;              z._                                                                                            ,            v. ..: ,                                                                                              '. , . , ..
_.            _. ;                ._, ., ., . . . ;; .                                                                                    ._,,.a.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .a. 9 . m. , $.                                      . _ . , . .                                          .. ;.                                  ,;                                        ;,. .< . . ;, - ._ ..; .                                        ,                    - .,
:. ',                                              t\                                                            ,                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ;?                                                                                                                                                                                                                ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          <,....,.s~._;. * , ... ... ~-:. ,;,.,, q                                        , . .:.. , . +. _ .x., .-. ..:. .. . . . . . . . .cw;t . .
u                                                                                                                                          . .
s... ~.. ,-, . .. . - .. . ,. .. :;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .      .a
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .._                                                                                                                          ., .. (
:...,...--..'',s,
                                                                                                                                                                                                                            .,....n..._-...3....r.                  s, . , - .                                                              :                          s.        ...:,.                                                                                                                                                                                                                                                                                    s
: s.                                    .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ~ ;;' . ;..*-,.,,
                                                                                                                                                                        -;.q -* ':. :. ~ . ,j . : .+ ; ' l . ." :. .f . _* _ ; : ,j.,' \ i '*%>...'~.,\,?,.;'.,;{..~(
        .n. ] [,y                                                                                            ; . - . y( .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ..: :.; *;; Q. 6. .... - :- ;' :T L " ; : . :'_                                                                                                                                                                                                                                  ,
                      ~
        , : .l,0.&. . ,, :. } [ -f.                                                                                                                                                  ". ' .f .; ' ; ';: . f. ,. f                                                                                                                                                    )_;                                                                                                                                                                                                            ,                                                                                                                            , f,,s ;.y.'.lff. ~ l * . ., . .
                                                                                                                                                                      -. .,. ,.s s...::._ ,;_ ,.: ,. -.'
                                                              . . . * , _ - '.,<. .. .. ., m:f...
        * .. . .: p;          1 ::              - ...                      . .
e                                                                                                                    . . .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  y                >
J -.. .. . , * .. ,... ..;
                                                                                                                                                                                                                              ..''.;.?..
jTr* ' , , ,;'                                            ; .-y._..v....                                                                          y                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ;;~.~1, L              ,-,                  . y ,. . . . , . . . , . .;
                                                                                                          -L'.,;=',/..,.-                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ,;.,; . . Vi
              ;                                                        .s-                  '+                                                        ,:                  .+c.                                          .y..                        *+- .+
                                                                            ,-.'.f                .:        .                  v...                                              .ib        v_        .      ?      -    C-                    -i .u                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ...:- :.:.^. ..c....                        . .%< ^y . ; : ..n,
                    -ni              ~.            ,:      .  . s
                                                                      .  ,    s              c.        .      ..                    .t v. . . e :. ,. :
m.*
                                                                                                                                                                                                              ~
9.-                        .    .    .      v'                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        . s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .: f
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . K .e . ..-
          ,' ;                                        '... . , . , . ,                                                                                                                              _...._s-
: 4.                                            .' -                                                                                                                                                                      .
                                                            +e
_7
                                                                .x. ; . - } .;-
                                                                                                          '.*.,.;_''f.".*.
                                                                                                                ..l-                  .
                                                                                                                                                                                                          's-
                                                                                                                                                                                                                                                ',..s..
                                                                                                                                                                                                                                                          .'.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      : g ,o
_ * ',A.','''i  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    '.j : .-s
        . Q. [ - *
                                                                                            ...'.j- . J[ * , '1', >J 1, ,( (      .
                                                                                                                                                            -- . .;                '' ' ' , '.'*., ..;c.:f. .t[ . } ,'                                                                                                                                                    ,
f ;' } ,' - _ ..; ;, _ .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .r. e,,. _. ; . . . . .e.;_
          .em.*:.+ .... .                                    , - ~ - ' 9 __ , . :
                                                                                                                                                                                          ..~...;.- i...- .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .,          , .. -. . * . .                                                                .v                            ..
                                                            ; ,;- ': .. -e
                                                                                            .                                                                    . 2                      .
                                                                                                                                    ,,.. .si:N .*. ^ . * :. ; ^. '-~ :* \*, fi .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ';^ ' . ' * ' l'?
lr;;. .,',;.'r -! _. _'.-*:-                                                  . < ,_ , :                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          >          ,'5"{ f l : '.' ':.' . y.( ;. ..' . . . _ . . , .
                  .;                                              ., q_
                                                                                                                    ,..,'O...
: x. s , , <. ..:'                                            ..,w,.%.'-:, ,..
                                                                                                                                                                                                                    +
                                                                                                                                                                                                                              .z ;: n . 9. ,.-
t
:- ..                            '                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  '.*,*wq
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ...;.vy,._
A,,c.'..,,.              . .q : ; . . ;
4 *-
r.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . +-;.      . . * .-
            ~.-
                              . . , . . . ,. .                                  . - .;.G
                                                                                ..,.s....>,..c._,....s
                                                                                                                                      .:..f f.';-x.lg c                                          .
y .-
v :.,.          . -.n.A ,
S p                                          . ; . , . .. ..*-                    .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,. :.. ,.r- ~.. ;:..'-
                                                                                                                                            ,^ . . . .;..
            '. :.i?...;....;.~.'>..                                                                    .:...                                                                                        '; . . . _ .y . ' ~ c:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ..- ;..;4-^:. .; .-                                                            *; +      ; ..;. -                                  ..
s i.; -
                                                                                                          ..: .V:      :
                                                                                                                                                                                          ,,,7 * ..: .-:>                _ ' - t. . v'.'-
                        ;5 e.
                                                                                                                                      ; M .p ' f 'l .y y. .- .. . .:'., 3
                                                                                                                                                          ~                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  - -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ,- :s, s-
                        +. . ': i q.- ( ,-.. . .
f,.*                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ; . V , ', :; _ ;~ . . '
                                                                            ..;*<-'.f* *(, . ^_
                                                                                                                ^n...
                                                                                                                                                            ...;~      ''                  r *$': ' .- ,a se,'                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ; f.l          ...l      l . *._. . ; .'.. . . ' .;              .
        '.;2 . . _ . ' , ' . l . _ b s ? '.'. g.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            Y'.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ^
                                                                                                                                            *; k                  5':, :                                                                      ,                            . .I                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        -Q                                                  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,y'.;;
5**
                                                                                *2 f                                                                                                                                ' s ./              . . . _ ,.: ; r, k , , u '' ,* y                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ,,.                  ,g                . . ' , , , , ,,(                              .;
                              *.,'.3; 7.1..
:. + .6                  s
                                                            . ,:.-: .7,.  .            i. . .:p.        ,
                                                                                                              . [. .',                                  .,l'.b.;,..}.
r
                                                                                                                                                                                                                    .,-.s- ' . _:;, 4. , ,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,,5".
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .s,..                      -
                      ..                                                & N
                                                                                                                                            , . , . c. 4 : . i- ;.' .                            9.          v                                      p ;** -_
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        -'. :_.-_.                    .y                                ; '
                                ,7- =                            '.W                                        * ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            \-'..-                      ?.; ;Q'. * . .->''..
p . ... : .'.i.-g;::.                            . 4 . y.~ -;a
                                                                                                                                                                                                                            . , . . .k r
                                                                                                                      . ., . ... .,.. ;. '.-, 3' ; ..7.4,,.,.',.;l...
                                                                        .: c:;-                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .*
i .r.. . -.,. . . 1 ; c;
                                                                                                            -..,..                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        , . ':y ,v . : ,
                                      .t          c 7 . ,, . .,s v,..,<.o,, ,. -, , , . , , . * . . , , , .;v.
                                                                                                                                                                                                                                                  .::, ;                                                                                                                                                                                                                                                                                  , , . , , , . ., . . .                                                                                                                                              ../, , .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .u-.. .z. apV .s..;.                                  . , . , ,, , .. : a ,4 . - . .- . , . , . - ;...
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .u
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ..s,;....,;,,...s..
n                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          v
                                                                                                                                                                                                                          ,,...s.....*... r .. ., .: . ..g r, .y..                                                                                    - : .>; .:.:.p.!...,.,~..,                                                                                  . -:u x.-                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .,..g.
      . a s. -t                                                                                                                                                                                :,>              r
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .n v.
: w.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ,
                                                                                                                                                                                                                              .s L .l. ' .. ],v..'
p-                    .,.,                  .,r.-.s e. .A . , 3..,:,..              c.                                                .. .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            & t ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    -v                                  . .. ~. ., , , .: . , w _7                                                                                                                          v :                                                                                    .....,..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .e.2 ,; ': ? . ,, . . . , ..:...e.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ..1
      .y:.y...;,                    ; .; . .                                    Dr..e, ; m                          '.f.
                                                                                                                      .                            . . ; ' ,,' ::. < . . s...~.~.t'.,,:..
                                                                                                                                                                                                                                                                                    . .- . :_.i.*      ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ...:. ; : '. ~ . :              .                        .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ,y. . , ~m          . - L.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .;.*J.,:.-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ' . , .. ' :;. ~::. . . , .                                                      .,        ., . a
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . . . - . . . _ . . ; .' 4 473 y ,.g ', *.; (-'.- [,., ?,5- y G ,' ' . . ' .';U ; .j.1, f-J, ,.f,, O . { 5 y,f i,'".. r -{, j [f. * 'jf.,.[. I [ .].,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,r?. [ '.'[ . ' - l ', $, [ '.
                        ]5' v; .f,3. -                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              '+
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ';,,'* ..4 . , , f, ,,
74-: _; ),f.; :' 2. . .:.,                                                                          . ..-                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .? : : .- '-                                                                                                                                                                                                                                                        .- .........\._,f.7.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ^
: t.                                  - - .,                                        y v :. .- - , - ~. l . e. . q . Q. . ; -_ -f ~;, . '.. u. . ' . _ c'                                                                                                                                                                                                                                                                                                .:. '.. , . ' . -                                              .? _ :. ~, ~ ~ ' ,' : l.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ,..C.,.s.
..      ~ . , . . . :. - . ...-. . .:., , . . ;+- ...n 3 v :                                                                              ,
:S                    *      .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .r -
:        ::        .x-      *.-      ..            .        ..:w                                                                                                                          ;- ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      * . . c r . - a.'.s-.                                                          ;.  ,. .. * .. .-...s .:.                                                .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ... ' L . .. . ' , ; : -;.....'. .,':-''.r.-
l                                                                                                                    ~aV                                                                                                  4      '
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ? .- ~ '.
        . . . . i
                                                                            -) 4 \'; . ?.c ,. . . - _ . , , .
                .. z s . ><'u. c.+ . .$ : . . , ' .,,-.3
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .-s.., , . ... _'. ' .+., . - - :,, u;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .,_..                                              = d. e. , L .*f
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    -e g,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .:
                                                                                                                                                                                                                                                          .. .u. m+ .- , .. - *: . .,. ,....v3...,..s.g.'
l                                                                                                                                          , ( ? 1                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              - : . . . -                                                                                          :. . ,,
:. - :... . . , . ,-                                                                          . . c's                                                                                                                *                                            - _                                                                                  ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ...-/s.-......;,-, ,.c,...
m- n... y . ..j: ..x
                                                                                                                  .                                                                                        .-                                                                                                                                                                                    ?                                                                                :                                                                                                      ?
                                                                            ,3~.; y. 3. .. v. .y...,y.T                                                                                                                        y-                7,;. , . . [.y.;;;                                                              y 7. .f. .:..u                                        . ,; . 7.. .y ; w. :su .; ' 7,.,..                                                                                                                g;-Q;p:          ;                                . . . . . -g. ~ =,.; [... .9;::: : .q. ,9.                                                                                                                                      .h -(.n_        ;3 : . ' . -
                        . . _y.- ._. _ y.:,. , . ..* -',g.,..:
                                                                                                                                                          ,; . ., ;; , ..        s.
                                                                                                                                                                                                    . . .                      . . .. . . ;.. . ~*,                                                            . ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ..              y        c  .x. . .,;....,.-                  . _ .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .c
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      -. ..' _ .:,._.                y          . . . . , . . .                                                                                                                                  . .. s.                                                    . . .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ,j,..L...
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  *?
L                        e
                                                                                                                                                                                    ; ..,- . _ . .., . j :. .                        . :.,.
: s. .: .~v.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        . _ - ~ >.. .._.;              *                                ; . ,- ,:- _ g *
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ._            .3,;:....,.                ,,      ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ,    ,  .  .    ,      ,,,...,,9...
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ..,.                                          ,,_  ' , . .~,,;... ., . ,. /~ >        ,.
* s,e          L        3,      .,  q
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ..-J
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .,.._n, w_" ', .e
                                                                                                                ->                                                                                                                                                                        ._                                                                                                                                                                  .>t                                              . . ,    :                          l-                            .-                                                                _- .,                            2e                                                .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . . . - ;                                                    v.
          '7.t, . .pr-
                                                                                                                                                                                                                                                            . '. .,e:.,_
: f. : ::
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ...e,..;,            . ' ._e*, 3 y : , . . . l. ,; A;,; n ._.,;...~                                                                                                                                                                                                                                                                    .-...~..l.                                                                                                                          ..*%,-_^';,y4_..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ~
                                                        ... . , . . .p. . ' m.::.e._
                                                                                                                                            .; ; : ~. :].,.r.                                _..' ,.      _ ,g,-      .. -,Q                      ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        *l , ,. _: : . s ;..                                      f. Q:      . ., .. . . , u , _ . _ .~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      '.7,,                        _
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .,.s.,.                                                            .,s...
                                              ,+.
s
                                                                                                                                                                                                                                          .    ~      .;                      +      .  -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .,y..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .,s...~,*                                                                      ,        .        .        .      .                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,e y .{ .- *. .~;; . :,. . ;1:                                                                                    .        ,    -          .,                                                                                                                                                                                                              r <,                                                                                                                                                                                                                  '..'..,;-                      ^
                                                                                                                                                                          ,.                                                                                                                                                                                                                                                                        .;                                                                                                                                                                                      .~}.            . , , .- . ~ , _ _ _ . :;                                                                                                                    ,....,,..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ..l,                                    ..
,                    ..?, I. f.,. 7, :, ' ,..v.,-,
sf . . '.' f.!;;                Y ; . . ._, _ ' , -; +i '$ . , ;g
                                                                                                                                                                                                  . " ; :. ,., ; t
* _ ,_
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .~ {.' [;.y*. - 7 ,, J s,
:                      s:s*.          .    .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  < .,.. g;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  . +.-          7 '.' ,4.:f c, ...s[.Y}.}L'';[.
v.
c.g ;;...        i ; . ]-;;;: p
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              , .': ;p;,.?,                  ' ..
f 3.,, ;-[ f.';[.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .(J.l.i #., ;.J.                                  . ~C t,.[,,
a
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ,M ,,.; /.. (.
fl'.j
                                                                                .s
    -c:                      ..:s...:. , gy ; . ;, . . ..                                                                                      .; 17:p...s ?, :. . - . s                                                                                      ._.'...c.... ., ;-                              .- c                . ..                                                t                                  ., .                                                          ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ~r ,.. :                                                                                                                                -
: . . - . . . .; ,. . . : :;. .. . ~.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ;. , . ~. ,.-, .-. ).;. f-. ,.i. ,..:. .. - .., .g                                                                                                        ...      . ,........._..; e                                                                                                                                                                                                , '.-: v.;:.. . a. , :
x .                      ..                                                          . .                                                                                                                                                          ,                                                                                            .
4 . ., , . ' . ' . ,y'                                                                  v... ; ' ;~
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ;,., ,%,.,, : :. . :.,.,. ., ,;, {- .=..1;.. . . ., ;c.-                                                                                                                                                  :.,.- ., .2..
a                                                                                                                      ~.
              .,: . . . . . .                                                                                                                                              ,.yy
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ?
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . g .S..; - ..y
                                                                                                                                                                                              .fa-. i...s,-;
          . . 3 3-...                                          ,A.,..,,,. . ., . _ . - .
                                                                                ., . .              ,*                            '7.t.,-.,.,,    s.,<                                                                                    ,        r                            .    ,.  '        -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ,                                  ',.,..r.,.,,.,.o.                                                      .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .      w;:                                                                            . . . . . . ':;. ; . . ' ;.
                                                                                                                          .V.,.7,._..,* .'.,T.;..,..:..
                                                                                                                                                                                                                                                    < ?(
                                                                                                                                                                                                                                                                                  .?[_.....3.-.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ?
::                              ' ., : y .                                                      . "
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                . ' . ,,.,,,; ...s ye ?g ;<.,,.:.. ...':.....                                                                      ..,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ..,e.,,3.,.
            . v. -.* 3 .l y . ? - . , . , .; ,'                                                                                                      _
                                                                                                                                                                                                    .- , V '.                                                                            ^ - . .. . . -- :-l L ' g ' d.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ' ' . . .- ' ''. lJ ; ;r ' ] -' *.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .L-.                          .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        *(.',+
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ^'.gi.='.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ;c L "4
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ;.    .  .  .  '  -t
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .t 3
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              *.      . ,,.,.s..2:d,,....,.e,....
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              '  .    .      "      .,          .'                      *'  'L
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .?.-
aw                      .' . . . . . ' . .,
            '.'. i, L - lg . .s. <.'                                                        . ' ' . .: .: . . - 1                                                                                                                                                  ',!*                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            J[                                  T'?....,,. .c ;, Y' y 'i',. .Le:
                              '9 7.f :,..                    ..              .;, .' '*y ,6,*                                  ; y. "q' Q o                              .
j'ya. ,33. .. ' _ j .' ;.; Q ,N 3.:;.?;,- ,,.:Y
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                . \.                                                                                                                                                              , '. ;*j-',j , -.).T.                                                    i ' ' '''.a.;;:f,.          Q',:,              *. -[:4.[.: ..; : ;!,._', W.2,' y'~'                                                                                                                j; .. . ..:?:a ;p % , .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . ;,.l;...#                    ' Q .', ..; ,.4 .. :.O
                                                                                                        .c,
                                                                          . -                                                                      _+                                                -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .; . . ' ,Q*r -,s                                                        n                                                                                    ...;..                                                                    n:4 y                7.7-                        , _                                    *..s..,,#.,*:- 4.. e .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          *a                                      - ., .. . , . .
                                                                                                                                                                                                                    , .e. ., . .;
              , [..c .. ;..*.,;..,s,., .; %,f. .. k ~ c. . .'g*,..".g,4,, .aj , -;f.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          , . - .... , ; [*4 , ..e-
              =.),.,. .c c.,f s , .~ .s.
                    'y.,.f**-
                                                                  ?-
                                                                                                      .,. . .. -.                          s.:
                                                                                                                            ,,.,.4a.,...',-.
f' '
p:...-,#
                                                                                                                                                                                                                          .]';,....',,,. .-.,_.r.',;,{,"..,,,.' %'.- ' , , ,.7.?.f,.,-,
4 9.,
t
                                                                                                                                                                                                                                                      . s,s      3, m.
                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,4.e-...~...~,s.,,,...a.:.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .      7,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ; .... . . .l .~.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . .~
: f. '. , e9...,+*.',.'.:s',                                  f,g                    .s a . . . . .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .gv ",' y ' , :. . .
M
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ...R,,..,5.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ;< r.i 4, e                      *
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .;.,.,,.fe.- .. -;+, , ' e .- . . . . . ...,4..)....r--
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ..s,.,';..,y..,;;                            * .
e.... . . .
                                                                                                                                                                  ,  ',    j      3    ,. c    *    .                                                                                                                                                                                                                                                            ."'..s..,!e.,                                                                        .,3.              .      .j,a.s.v,...n...-.-                                                                                                                                                              s... ,*.g.,'...
                                                                            .W                                                                                                                                                                                                                                                ~+.,..,,.6.-;                                                                                                                                                                                                  p.'.',%.....,2,*,                ..,
c.
J
                                                                                                                                                                              .s3                                              ...,e,..:
                                                                                                                                                                                                                                <                                                                                                S e.,J.                        l.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          *...7
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            '.If.'.'                            j.
yg,..,....,l                                      T.v              .    .            - ,
w, , .,c.s;.c . m?. .:, .'.". .y--                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            : c.< g.* . -; ...t.p.
          .*. 1
: .                    ,y.3.        ?    ,,    .    .                    . t _ > f ., zs ;g..                                .                                                                                                          e
                                                                                                                                                                                                                                                                            .'..'.,:.J''rg
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .*:y q j .: .<
a.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ,a,...l ,'; ., : - 3 c .;                                    1..      *:t...*.,,..                                                                                                                                                    . .
w%. s : .. . a ',. ;,_                                                  . . .e        .% n,....s....,.,y,...,p.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . . .o w :. ; .*-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .t m..,;.                    ; d- 5.n... ,_x:::.,.
f.t ,v. 4 ;g# .s::*                                                          . A..' s, .v. rd'3.                  -. i;.m'.                                  . .,1, . r ,g.
vv
                                                                                                                                      .:                                                                                                                                              s..                                                                                                                                        .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .*2
                                                              .% 7e . J: . . ., yz . . s ::
                                                                                                          .-.,...'i,;,....p;+,e,'.O.*..:
:                                                                  ^
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ';m                  t , t..:'. %., . . y" :.n*
* ns y .? v.: - .. : s. :. e                                                                                                                                    .' . .y< ..,            e ,:..:N.              f '': ,. ,.c<c. q,; _:,, ., . '
          ,e .. ; ,. :?>
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .*''q \ ;? .- , . , . .,,. : :t >.', *, , * * . *o' '; '* ,W,
                                                                                                                                                                                                  ,-.                        .,.c..i                      s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  'p                        .
9 4r.                                                                                                                                                .
                                                                                                                                                                                                          ? 'l 2 _ a s , T. %e.~                                        , . . ?g- ' ,l *$.
6g *                                                                                                                                                                                                                                  ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ');''..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ..)-l' &4 '',.'Y;.1.l k"N.j$
* Y.'v j g.; ., . -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ?l*.N'*,- p. . , .
...%.                                                                                                            .                ,'.:% ._                                                                                                                                                                                                                                                              %*:                          5
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  '''''L y }-);
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ?'' r . ; '
4                                                                              , -                                                                                                                                                                                                                                      .
Q' :. :{                                ': <. .'..,_.j.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        , , ^
                                                                  . $-f. *:l' .]l. Oj.h. ' ;ll.'t,' ' %, ,':.' I ,(.Y?.l.} $'l'? f.
                              . . gl.;b                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .ih%l,0h [D : &.:S. . f.: ., ..; &cl ( - S* 2 :) 4','. ' :S ;,, ;,:('!.b^ W^ :.' U' &'-.{ %. : & l.                                                                                              .
                                                                                                    ..?
* l * * *                                                                                .r* '). . . _ _ -; ::. '.X                                                  j': . , _                .*;,'*.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ^        *a        r , _ K !'ll _ * :; , *
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              $' y                            do,    o
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              .'Q . . y                          lAL 9 . ' . . . ;L
* Z_ .j *,
i
: b. ;..}[ . ,,y, t ' h * ,. :." 'Q
* fl*
.'hy-(:      i : n.,, .jj'.[                      .-. M..            . f. .~ _T; 'l.:,.1;..                                                        :-                .M, Q . . (:; ,'..-'v ,m.. . '9.                                                                                                        .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .'..vd: W                            . ...              %- ;>,(..s...,..                                W.  < G.                  .yy's:,5    . .'e..t                        ,a %. :..
T. ,...:.            .G          r;    >v    ,;&..        F;6.          a:..Q.(.....,  .s, .. ';-i.a.Qv:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ?rw,a;                                  . ,. ~ Q.-:W                                      J
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ...n....,, ..%v.; . .., ;c #..                                                              . .n.,          .v . . . .. -t 'i
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              , * +, c.7.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    , .a                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ,,.,p+
ge a .. -                                                                    '      i    ,    v      a8:                              ,    .    .
: 1. i ,;,, . .'
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .  ,    ,    .-                                                                                                                .c....*
i.4..* .l'.., ,' .y' A. : . y % '., ,,1                                                                            . ,a4.. ap ,...t. w: . : , , . , - z . . q. . . A,; m ' ;\ c.-,r. .,
4 %g
* 3..,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,'...s m                                        :1 . - +
                                        .x. )Q s                                                  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              '  .'    '  y  . _a    ~.'.'.';;..<;,  :            - ,                  , . :, . r.'  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ,3l~                      (~            .        . 2            :        : ;*..]
t- ..9s,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        . ,, ; k NY Q *,+ f:
      . y .: . 1.,. .L.,:. .,':
Q.
e
                                                                                                                                        .[, f
* f**4:* _,                                    . ~. ~._      t . .el ./::. ,*~'. .;;; ..                                    ;..+; } l .: e.          .;..c  * .f[''~',:- }._T''..,.                          i J. Q_'.? Q.                                    : q,.o.                .:};,n              S:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . .,.:.),,.                  . :: ..i .,                .: v
:,[b            - .). Q,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,-l
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              . ..f.,*.? ;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ..';      . , . , . _ l; l ',
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .:a.. y .'' .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  . f,. .
v...,,.-..,..._..~s.:.      .:
                                                                                                                        .r
                                                                                                                                                                                  . . ,. - .* - . .. ( .,.,.,,..,y. . . . . - . . ,_ _ . , ~ .z...,.,....
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ,c',,',,      -
s . ., .
y                    ~.;..c..s,..-p'<;;
g
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . s,.              ._...'.':
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .          :            s          .,        -                                      .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ..:,.s......;g 2
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .  . 3:
_,e.,.,,..  <.
6
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      ~ . ,:              <. :                                                                                                                                      ..a..                                                                                        .
                                                                                                                                                                                                  . .6*:.': .' cf.4 .'., 6+ ..\. .: L..j: ,.%:...,'s
        ...M            , . t[',j,
                                        . .9:y ..ie                        ...+.:. .y-", ';3,;'..". i. ;.:' ri:. ;!...                                                . c..:. '                                                                                                                            .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      --.%.,*<;,.,,s...s
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ;      ?.,
:            ,';:- Y, .f                                '                        ' '                              '
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .:..        ^;    _y}f        .    .  '    _          .      3        l:,4,..q';.,'..
                                                                                                                              .;._ ;. A;z.c- ,..,..;,.,y...=-: .,7 ..;;.. . ,; ., . j.                                                                                                                                                                                                                                                            ,?,i.              .    ]      :V.,.            -; -Ue *;~'' 9 ? . . , ,,; ,, j .
t e,..,
          ..;t                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ,.f,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                .                    4.              n, .                                                                                                ., .                      .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .- . -- j. ys .. , .                                            .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              , .. .. . s,sj , , j,                          . ..                                      5            .,, . . ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          ^
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ' , ' - ,.*.g.* , ;.;. :,. sq. , . , ..                                                                                                        i.;.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  . ; Y : ., t. , . . . _ . : ., .;? r g.
        ,;:.. s; n, v.. . y _ '..                                                                ..y.,^,'., . . , - , ' ' - ' . .<- .. p g...                                                                                                                                                                                                                                                                                        . . y . 7. . .sr,
                                            ..- - .'...y.-..,..,.,,.                                                                                                                                                                    ; .. . .:_,. .- ' '. . _.''s;* c..,j ;; . ..                                                              . ', ?. . .                    *l$. ...,r...,        ..              ..;_
_.7 . .; . . . :                                                      . . . . . .. ,
                                                                                                                                                                        .9...,.y                                                                                                                                                                                                                                                  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .,.,.~.I
                                                                                                                                . s .. .~:..'._...
:,.o                y        p      .    .    .    ;      ;_*        .;      :    .
: n.                                                                                    :.a                                                                                                                  -                                                                                                                                                                                                                                                                                      _
p
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                . . , . ,_ 7,; c..._ .,* ,
                                                            ..,, . ,, .*,.".,:.....q                                                                                                                                                                                                                                                .,es.,...;.....,                                                    .    ,        .    .        ,      ,        ,
                                                                                                                                                                                                                                          ,.                                                                                                              1                                      ..,,-                      ..,,..n.-                                                                        o.
                                                                                                                                                                                        ; . < f.. ~ y ' . ; :. --. ,, ,p; . ;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,,.i.,      y,-. ..              ,;
          ,- .y-..~c..
_y                                                                                                              ..                                                                  .:
                          .. - :                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                , ,. s.        ; . ., .. ;, ;..o. ; : . . p<                                                . . .y      . . ._ - ,:(._                      , .)..- ..
                                                                    .. . . .                                                  r . ,
                                                                                                                                                                                                                                                      ,,      ,-                                        '      .    .      .                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            .e
                                                                            .-                                                                                                                                        ,. , . ,                                                                                                            c,.                                                                                x                                                                                                                                                    :                                                                                                                                            :
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ,g.                                                                                                                                          ,z..,y,.                          .-...j      ' .,,. . - l..] . ,- .
                        -.;, 3 .~ . < .. ..;p;-... , .;                                                                                                                        r :- ,- . :;..-._,.. ~ .. . . - _y.,.-g ', ., ; ~ .
                                                                                                                  .3                                                  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . ;:i                                                                                      s                                                    . .; . 6        ;                                                                                                                                  . '                          ,
[ ~ ; <, . ..- . S.                              . ..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              . s..                . . . 5. ,t . . ;.                                                            n. :.. ....                                          .. ,.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ,._..,.7..  ,
c :, . , ..                                            ...g..                      ..
                                                                                                                                                                          . . - > ..i........,,.                                              .. c.        .      .      .  .
s .*. . . e ..,.. ... .c. .' . ., . 3. [.
y .l.. ..                  . .; ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                .: . .q. ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . . . ,f .;,. . . ;. . . . . ,".,..~.u..%.;.,:,.:.,..;..
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ,        .}                                                                                                                                                      , , , .;. , ~ , - . , , . , ..a.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ,c . :
J.-.,      .f . .                                                        ..                                                                                                                                                                                      .g ,,....m.s., .~.;
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    .. g.,...        . .. .    . g, . ..
E . .'y, o
                                                                          ,9.,.... .g m. . . ,          . ;                                                                                              . ? ,, .                              , .,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          '37.,,.,...,.,,,:                                                                                                                                                .,..w                                                                      sg.s v.1.                        '''..,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ; ... .    ;. t                                                                                                                                    .. .                          g
                                                                                                                                                                                                                          ' , ' ,.. , . . . . .. - ., g .' ( 4. . :i '; - ' . [ '. -a: a ' L, ' .. . + T ' / ".( ): ''.
                                            .- 0 :.'. .- - . ' .,, ,. .n.;-.,'
                                                                                                                                                                    , ,: -...;.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  : - to <.-'                                                                                  .'';,*..    -'
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      . j .N.        ' . . ,.. ,. ';.1,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .-- ,                                                                                                                                                          ... [l .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . '...' Y. J .+ ~ . .-'..g-
: y. .."., , , . -
f . .;, . . .:..,- ..6.. .. .. :. .,. ~.                                                                                                                                                    - .:                                                        :
                                                                                                                                                                                                                                                                                      <. . . Y.:>                                      ..
z -                                                                                e                    .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ~~ . . .~, .;                                                  w(v.                                                                                                                                                                                                                                                              .
                                                                                                                                    ...,.s.-.. - ..e. ,<. . ..                                                                        .,
:: - ;.. p..-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              , '*                                        1
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ;.. ,. c.'.i,.,..
:.c.......':-
g . -..: .:x.                                    Ja
                  . *. . .^ b .; ; J ; ' [. ;, _'> ., . . f'.,
j J.:; .; ' v , y 4: .. 1, , : ;; . ., . . . ) ,:... .'
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        ..b.; e                                          ;m._~_                  .;; ..; ;<; *- . f: .:; ,.b._ <- . y. .a g . . ,,p Q j , y , .*
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ;              9...            ;- .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .    .      '  .  -9.            <  .:... 3        .    .    .      .
7
          ,..                      -        n..n                            ..              .
        , ,. w .
:.o                    ._..                    .        .
                                                                                                                                                                            .                      c....... ; .;; p;,. ...\ . . ;y. w.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          . . , . . . . .  .      .        +          .    :,            p          .    .
: q.        ...e
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .      c    -    _..      :y                    4._                            .        .:                  .c:
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            . . .v _ : . . .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      >.          n, / -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ? :8.,. . :; ;..<, . y.; c.. : ..                                                                      . ,
: 9.            .,                      u.
                . :.* ...n y                                                                        .      ,. .
                                                                                                                                                                                                          = . . .. _..-                        . ;;.... . _..u.                                    .            a.                    . .- -. .                                                          . ..                                          ,. . ~ . ,: _ + - '.. .                                                              v, ~.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .~;.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          .u                .-
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            ...,-.g        :                          <.                  ...n><-                                .
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              ...                      ;.r..                              . . . . ..
 
                                                    . _                      m                                        _                                  ..            _ .-
7,_ - m ,                                                                                    ,
i J
          ?-~                                                                                                                                                      ,                                t.G is >.                      I k ,-                                                                                                                                                                                                                      I f,                                                                                                                                                                                                                  !
e                                                                                                            ,      m i
h                    .
Westinghouse Non-ProprietaryL Class'J l
                                      +                i 5,
I
                                                                                                                                                                                                                                    )
      }',-                                                                                                                                    <                                                    l r'                                                                                                                    <            - ,,          ,
      ;v, A
t                                                                                                                                                                                                                      i J                                                                                                                                                                                                                      l 4
f                                                                                                                                        I d                                                                                                                                                                                                            g l          f.
l**
4 i
f                                                                                                                                                                                                          <                '
7 l .
4 a
d w                                                                                                                                                                                                                              .
4                                                                                                                                                                                                                          'l t
1:        1 4          e                                                                                                                                                                                                          ,
                                                                                                                                                                                                                            .a i          A lt t1                                                                                                .,
                                                                                                                                                                                                                - 4': ,'.,)
      ,.                                                                                          '\-
                                                                                                  ^
                                                                                                                                                                                                                      .g ,
1 6
,s e                                                                                                                        .
l l            ?
r.
; s                                                                                                                                                    -
1 w,
I.
j&'
a:                                                                                                                                            -
N.
                                                                                                                                                                                                                            .:J
. -7r
!              ,                l i f t., ; i r,, . , , - :., . .2* s. .. i~ . . . ,                                                                                                                                            ,
                                                ; ftO j a,; g la< 3 yl,e,
! f ,-                          ~ A 1i#,-
                              ';N                                    -
3 , n.v.y.a3 g'f
                                                                                                        'c. ' s'~%s
                                                                                                                , . l g ,(j <i
                                                                                                                              ., j 9.
h, t...-,
1                            .                -
s, t
l            t 3
: t.                                                                ...
> e i S-1,            t-t I <,
f5                                                          . d'.
i            1 l              f..
4
              +;        <
:tn
              } '.                      .w w>                          .  ~.s.-.            -.            +            -
              , ': ; r ..      .
e 9508310112 950829 I
K 5                                                                                                                                                                              'w =,
l (,d                        PDR          ADOCK 05200003                  PDR                                                                                                                                              '
  - .V'_ . ' ::c,L3,;n 7 ; - r i                                                                                                                      '
l                                        s e;*"v e- ~" M9 *'
                                                                          . - - - ' '*-{ ".
i Aff '_ - -
                                                                                                                                                              - - - - --      + . , , . . ., .,          ,          ,          _ ..
 
        .x        ,
              - wmtscuouse
              .                    enommmy cuss r                                  wam g, jWCAP 1'42931 a;
1 y:
A P600
                                                                          ~
m
* LOW-PRESSURE INTEGRAL SYSTEMS TEST
                                                    - AT OREGON STATE UNIVERSITY -
TEST ANALYSIS REPORT JULY 1995' k
i
+
0 s ..
J C 1995 Westinghouse Electric Corporation
;                                                    All Rights Reserved SEW 1734w.mos:lWQ395 f                                                    h    0
 
                ;G c
s
                          ~,                .                                  . TABLE OF CONTENTS :
Section                                                          Title -                                                          Egge, T                      FACKNOWLEDGMENTS :                                                                                                                                x1
 
==SUMMARY==
. '                                                                                                                                    21 a:
                          > 1.0 :L ' INTRODUC110N -                                                                                                            1
                                        > 1.1        .L Background .                                                                                        1.1-1 11.2 - 1 Test Objectives 1                                                                                            1.2-l '-
l 1.31          Small Bieak LOCA and Long-Term Cooling PIRT                                                        = 1.3 1
                                                      .1.3.1.--
Important SBLOCA and Long-Term Cooling Phenomena -                                      1.3-1 1.3.2 i LLong-Term Cooling Transient                                                                .1.3 3
                          $            [1.4          ' Test Facility Scaling                                                                              -1.4-1
                                        ^
1.Si : Test Scaling Assessment and Dimensions                                                                    1.5-1 2.0      'TFACILITY DESCRIPTION
 
==SUMMARY==
2-1 2.1        . Overall Facility
 
== Description:==
2.1 1 2.2 ; ' Facility Instrumentation 1                                                                              -2.2-1 L2.2.1          . Differential Pressure Transmitters (FDP, LDP, DP)                                      2.2-1 f-                                                    2.2.2        Pressure Transmitters                                                                  2.2-1
              ,          - 3.0    : TEST
 
==SUMMARY==
3-1 3.1    ~ Test Validation                                                                                        3.1-1 Q
                                  - 3.2 .            Test Matrix"                                                                                        .3.21 f                                      . .
1 L
L 4.0 . : DATA REDUCTION METHODOLOGY                                                                                                  4-1 4.1          LDP Compensation Function .                                                                          4.1-1
                                      ' 4.2 -          Selected Level Compensations                                                                        4.2-1 l0L                                      4.3          Accumulators                                                                                        4.3-1 4.3.1        Fluid Mass Conservation Equations                                                      4.3-1                          ;
:4.3.2          Fluid Energy Conservation Equations                                                    4.3-5
{
* 4.4          Core Make-up Tanks and Cold-Leg Balance Lines                                                        4.4-1 4.4.1~      Mass Conservation Equations                                                            4.4-1 4.4.2        Energy Conservation Equations                                                        .4.4-7'
                                                    '4.4.3
                                                                  . Fluid Mass Conservation Equations                                                    4.4-10 4.4.4 '      Fluid Energy Conservation Equations                                                  4.4-12
;                                                  -.4.4.5          Metal Energy Conservation Equations                                                  4.4 15 1
J x  '
c                                                                                                ,
I
( m4*almw.monitteit95                                                tii                                                    REVISION: 0 i
 
TABLE OF CONTENTS (Continued) .
Section ~                                          Title -                    h' 4.5-    In-Containment Refueling Water Storage Tank (IRWST) '        4.5-1 ~ '*1 4.5.1 '  General Mass and Energy Balance Formulation        4.5-1      -l 4.5.2    Case 1                                            4.5-3
                    '4.5.3      Case 2                                            4.5                        4.5.4    Case 3                                            4.5-7 4.5.5 -  Case 4                                            4.5-8
            ~ 4.6    ADS 1-3 Separator                                          4.6-1        j 4.6.1    ADS 1.-3 Separator Liquid Ir.ventory              4.6-2 4.6.2    Steam Flow Rates .                                4.6-4
                    '4.6.3      Liquid Flow Rates                                4.6-5 4.6.4 . Total Flow Rate                                    4.6-6 4.6.5    Energy Balance                                    4.6-7 4.7      ADS-4 Separators -                                          4.7-1 4.7.1    ADS-4 Separator Liquid Insentory                  4.7-2        i 4.7.2    Steam Flow Rates                                  4.7-5
                    .4.7.3      Liquid Flow Rates                                4.7-5 4.7.4    Total Flow Rate                                  4.7-6 4.7.5    Energy Balance                                    4.7-7 4.8      Break Separator                                            4.8-1 4.8.1    Break Separer Liquid Inventory                    4.8-2 4.8.2    Steam Flow Rates                                  4.8-4
                    .4.8.3      Liquid Flow Rates                                4.8-5 4.8.4    Total Flow Rate                                  4.8-5 4.8.5    Energy Balance                                    4.8-6 4.9      Sumps                                                      4.9-1            1 4.9.1. Sump Liquid Inventory                            4.9-2            l 4.9.2    Sump Steam Exhaust Flow                          4.9-4      *
                                                                                                    )
4.9.3    Sump In.jection                                  4.9-5 4.9.4    Total Flow Rate Out of the Sump                  4.9-6 4.9.5    Energy Balance                                    4.9-7    a 4.10    Passive Residual Heat Removal                              4.10-1 4.10.1    Fluid Mass Conser t.+Jon Equation                4.10-1 4.10.2    Fluid Energy Conservation Equation              4.10-6 4.10.3  Tbbe Metal Energy Conservation Equation          4.10-9            i 4.11    Reactor Pressure Vessel                                    4.11-1
                      .4.11.1    Core Vessel Model                                4.11-2 4.11.2    Core Power and Flow Model                        4.11-3
  ' m:\ap60m1734w t  a.073195 s                                jy                  REVISION: 0 t.
 
                                                                                                                            ~*                - ~
x v ; .q --:
                                                                              .y
                                                                                                                                              ,          q
                                                                                                ,                                                        l 1
                  ,        m.                                                                                                                          4
                                                                                                                                                      . .l
            %                                                                                                                                          q
              ,                              .                                                      ,                                                  l c                                      1
                                                                ,            ~ TABLE OF CONTENTS (Continued)                                      ,
s      Section                                                              , f Title                              f_Pgge -            ,
  '87                -
                                    '4.12 ~ Downcomer i                                                                              4.12-I
                                                              ~
                                              ~ 4.121                ~ Downcomer Level and Mass                                  ~ 4.12-1 4.12.2              Downcomer Flows                                            : 4.12            I
    &                                              4.12.3 - Cold-Leg Flow'                                                      ; 4.12                                                    4.12.4: Downcomer Flow into Reactor Lower Plenum'                            ~
                                                                                                                                  . 4.12-3 J4.13 i Steam Generator Primary Side .                                                            4.13 1              c
                                              .4.13.1                  Inlet Plenum -                                              4.13-1 4.13.2              Steam Generator 'Ibbes                                      4.13 7 4.13.3              Outlet Plenum -                                        '4.13-12 4.14' ' Steam Generator Secondary Side                                                          4.14-1
: 4.14.1                  Mess Balance Calculations                                    4.14                                                  4.14.2L Energy Balance                                                              4.14-6
                                  . 4.15          Pressurizer                                                                  : 4.15-1 4.15.1                General Equations                                            4.15-1 4.'15.2              ' Mass Balance Calculation                                    4.15-2 74.15.3. . Energy Balance'.                                                            4.15-4
                                  ' 4.16        Pressurizer Surge Line                                                          4.16-1                j 4.16.1                Mass Balance                                            4.16-2                  l 14.16.2-                  Energy Balance.:                                            4.16-4
                                  '4.1'I ' Cold Legs                                                                            '4.17-1                  4 4.17.1              iCold Leg with CMT Balance Lines (CL-1 and CL-3)              4.1'7-1          .
",                                          '4.17.2                  Cold Leg without CMT Balance Lines (CL-2 and CL-4)          4.17-9              ]
4.18 ' Hot legs                                                                                4.18-1                1 4.18.1                Mass Balance                                                4.18-2                l 4.18.2                  Mass Flow Rate .                                            4.18 5                l 4.18.3 - Energy Balance                                                            4.18-9                !
i * .-                              4.19      Element Conversions                                                                4.19-1                I L
l
;                  - 5.0 - . ANALYSIS OF OSU TEST DATA                                                                                5-1              i
:*                                5.1        Analysis of Matrix Test SB01 -
5.1.1                  Facility Performance 5.1.2                  Short-Term Transient -
5.1.3 ~ ' Long-Term Transient                                                                              l
                                ' 5.2        ' Analysis of Matrix Test SB18 -
l 4                                          ~5.2.1                    Facility Performance -                                                          j 5.2.2                  . Short-Term Transient
                                            .5.2.3                    Long-Term Transient l
                                              -                                    y                                                                  i g                                        ,                                                                                                              J m:W1734w.aMit>.073195 ,                                                      -.y                      REVISION: 0
 
r r-TABLE OF CONTENTS (Continued)
P      Section                                                                                                          Title' h
6.0 - - TEST FACILITY PERFORMANCE                                                                                                                                                                                  ' 6-1
                      .6.1
                                          ' Observed Thermal-Hydraulic Phenomena                                                                                                                                                      ,
,                                          6.1.1                CMT Reflood Response 6.1.2
* PRHR Performance 6.1.3                Observed Oscillations During Long Term Cooling M
      . p ' ,rw >?gg6;l;4FPAmmadatariNitrogea95TS
                                    /
y # u m .m.
Data        Evaluation.          .m g+;
                                                                                                    ,  2. e                                      ?n"g; ' c ,,    *""h:^mWWo .yc                e 999",#9q u??
r-f,c>6.2 .,....s., - m . 7, . . Si
                                      ;                                              m .s...o.,.s_.r.g
                                                                                                        ?.*    4 ,                        ^
s ya s              @% - rp    s          4
[e
                                                                                                                                                                                                              ~
u          .,          ' iig 6.2.lb
                                                .ECore Energy;.        _.-a.,~
Balance / Steam Gener,ation,y                            .u
                                                                                                                                                                                      + % !A                    <
                                                                                                                                                                                                                            -  T+
n 8 m. 4 z
* 16 2.2 N E Overall.,                      Mass ~ Balances,-                              ,,
4 ,M                                i
                                        ~ .              .        g .                            -                                  +                      <
      & ac,7; s
t6.2.3 V j Overall Energy Belance
                                      . . , . .. . -ge                    mcm.                    -..s                      m .. ~
                                                                                                                                            %,                      . # ..m      ._                  .'
pq 9 6 ' ; 6.2 .4:dTek                          Raj==-*~tyi                    ~~ix        Test SBO1;versus Matrix; Test SB18}                                                                        s
                                                  .<                                                        ..sMatr p
q                    -                                          <
:      ~                ,
y,- . p                      ,,    34          -
      .<!e            w          --.=1..            . . ,
x-  . . -  c    . . . . . . . >    .c--  .. . , . . . , . - .:....-  .g_
                                                                                                                                              *      (i^  ,
                                                                                                                                                                  ?        A
:2^ W                        .,2      ..
7.0j jSYSTEM..; ANAL.YSIS FOR!SBLOCA.'AND;LTC!.b
      %_            n ;. .. -        _ ;. .< ,..;        1 - *.              .,;.y                            .;* . <: ./' -
                                                                                                                                                                              ?B                          "
                                                                                                                                                                                                                      . 97-1 je: .
p,_.
y " 4' 1j;o n                          Ji,S'. .ystem'R'                  esponse to; Variations                                      ~ Brea':k S'izei .                                    -          .          N y f,
                      $.7.2
                                              + ,
L S,. System'Risponse
                                              .. . ~ .~ . ~ . . . . . , . . . ,
                                                                                                                . ~ . .
to: Variations l Break Locationf;                  -          +e., s s
                                                                                                                                                                        ,l,
                                                                                                                                                                                                  ^
c y, -  .
2                                                                                                                                          ,,1
      >awA7.              31 Elmpact ~ . -6f.    . cNonsafet.                  ;Sy,      stems? ~< ~... .., ;.n. .. _ .                                  xswv .ni        nu ' , J n? ,N                                m.
s.~
                                                        ~                        +        .                                                        .                                                    .
 
==8.0                  REFERENCES==
8-1 NOTE: Shaded sections are not included in this revision of the report. They will be included in the next revision.
i l
i l
I e i 1
l l
l e i      l I
1 I
l l
l l
1 l
l 4
l
:l.1 m:\ap600,1734w.non:tb-073195                                                                                        vi                                                                        REVISION: 0
 
c                                                        <
                                                                                                                                                                +
v F
W 4
f,
                                  ,                                                            l LIST OF TABLES g                                g-
                                                                                        ~
'*'                            J1.3-li                  - PIRT for AP600 SBLOCA and'Long-Term Cooling                    4                    1.3-5; W          : 1.4-li        [ ' General System Hierarchi: :OSU/AP600 Scaling Analysik .
l.4-7 :
R c 1.51 }                            Initial Conditions for OSU Test Facility to Model a 2-in. Cold-Leg Break          - 1.5 3..
a                m            1.5-2      <
4      Scal'c Factors to Rslate the AP600 Plant to OSU NOTUMP Calculationsi      <        1.5-4 '
1.5-3 I                    Distortion Factors for the AP600 Dominant Processes Identified Using -
                                                        ' the H2TS Methodology "                                                                1.5 5 3.1-1 :                : Overall Acceptance Criteria'                                                      - 3.1-2 '-
3.2-1                    ' OSU Matrix Test Summary .                                                          3.2-3 =
7 4.2-10                        Pressures'and Temperatures for Compensated LDPs                                    4.2 2 -
                            "4.3-1                        Instrumentation Employed for ACC Fluid Calculations                              '4.3-8
                            '4.'4-1                        Instrumentation Employed for CMT Fluid Calculadons -                            4.4 18 4.4 2-                    Volume . Versus Height Tables for CMT Fluid _ Volume Calculations -            4.4-19                  l 4.4-3x                    CMT Metal Wall Thermocouple Instrumentation"                                    4.4-20 4.4                    Instrumentation Employed for CLBL Fluid Calculations                            4.4-21 4.4-5                      Volume Versus Height Tables for CLBL Fluid Volume Calculations '                4.4-21
                              ' 4.4                    Data for CLBL Metal Energy Calculations (per Segment)1                        -4.4-22                1 4.4-7 :                . Data for CLBL Metal Energy Calculations                                          4.4-22 14.4-8                        Specific Heat Capacity Versus Temperature Table for CLBL                        4.4-23 ke                  ,
Metal Energy Calculadons 4.5-1                  .IRWST Mass and Energy Calculations Identificadon of Fluid                          4.5-10 p                                                      ' Thermocouples and Elevation 4.6-1                  . Instrumentadon to be Used for ADS 1-3 Levels Instrument Correction                4.6-10 J4.6-2                        ADS 1-3 Separator Steam and Liquid Pressure and Temperature                      4.6-10 Instrument Channels 4.7-1                      Instrumentation to be Used for ADS-4 Separator Levels Instrument                4.7-12
* Correction 4.7-2                      ADS-4 Separator Steam and Liquid Pressure and Temperature                        4.7-12 Instrument Channels
  *                        :4.81                          Instrumentation to be Used for Sump Mass and Energy Balance                    4.8-10
                              '4.8-2                      Break Separator Steam Exhaust and Liquid Pressure and Temperature Instrument Channels-                                                            4.8-10 4.9-1.                1 Instrumentation to be Used for Sump Mass and Energy Balance                      4.9-11 K 4.9-2                        Sump Steam Exhaust and Injection Pressure and Temperature                        4.9-11 Instrument Channels                                                              4.9-11                    !
                            .4.10 1                      Instrumentation Employed for PRHR Fluid Calculadons                            4.10 11 4,10-2                  - Volume Versus Height Tables for PRHR Fluid Volume Calculations                  4.10-11 mNp60al7h.aos:Ib 07319s -                  .,                                vii .                  REVISION: 0
                                                                                                                                            . -    1 . . .  ~. J
 
    ^
4                                                                                                  4
  ,y                              w                .;, [ :
                    !Y                                                  t  !
m      s LIST OF.. TABLES (Contloued) '
g    (.                                                                                              _
                                        ' 4.10 3 f              - Data for PRHR hbe Metal Energy CalculationsTper Segment)                      4.10          E                          E 4,10 4.'                    Specific Hiat Capacity Versus Temperature Table for PRHR Tube -              !4.10-12
                                                    ./          : Metal Energy Calcul'ations l 4.11-1                Core Vessel Model Geometry                                                      4.11                                              4.11 2 '              Mass Methodology Effects.                                                      4.11-8
                                    /4.11 3-                    ; Heater ' Rod Instrumentation                                                    4.11-8 4.11-4              ' Power Distribution '                                                            4.11-9
                                                                              ~
54.11 5:                    OSU Test Analysis P16t Package for Section' 4.11                                4.11-9:
                          + $4.12-1                            c DVI Line Flowmeters-                                                              4.12-4 74.13                      Data Channel ID for SG Inlet Plenum Mass and Energy Calculations              :4.13-14
                                    ~ 4.141                      Instrument Channel ids for SG Secondary Side Mass and Energy ?                  4.14-9        l
                                                                - Calculations :
                                      ' 4.15-1                  ~ Instrument Channel ids for Pressurii.er Mass and Energy Balances                4.15-9 4.16-1                Pressurizer Surge Line Data Channels to be Used to Calculate Fluid              4.16-7 Properties 4.17-11            ' Data Channel ids Used to Calculate Local Fluid Properties for Flow Meters      4.17-18 4    '
                                        '4.17-2                ' Data Channel ids Used to Calculate Fluid Properties for Levels Transducers      4.17-18
                                        -4.18-1                    Data Channel ids Used in Hot-Leg Mass and Energy Calculations                  4.18-12 4.18-2              . Data Channel ids Used to Calculate Local Fluid Properties for Flow Meters'    4.18-13 4.18-3                Data Channel ids Used to Calculate Fluid Properties for Levels Transducers    4.18-13 4.19-1              ' Pressure Conversions j                                                          4.19-2
.                                    . 5.1.1 1                    OSU Test Analysis Plot Package for Section 5.1.1.                              5.1.1-8 l                                    .
5.1.2-1              OSU Test Analysis Standard Plot Package for Section 5.1.2                    5.1.2-10 5.1.31                OSU Test Analysis Standard Plot Package for Section 5.1.3 Long-Term            5.1.3-6          j Transient 1
* 1      y                            : 5.2.1-1                    OSU Test Analysis Plot Package for Section 5.2.1                                5.2.1-6
                                      . 5.2.2-1                    OSU Test Analysis Standard Plot Package for Section 5.2.2                    5.2.2-10 5.2.3 1              OSU Test Analysis Plot Package for Section 5.2.3 Long-Term Transient            5.2.3-4
* 6.1.1-1              OSU Test Analysis Plot Package for Section 6.1.1                                6.1.1-3        q 6.1.2-1              OSU Test Analysis Plot Package for Section 6.1.2                                6.1.2-3 l
                                ,    36.1.3-1.                    Summary of Flow Oscillation Data for Matrix Tests SB01 and SB18                6.1.3-9          ;
6.1.32                OSU Test Analysis Plot Package for Section 6.1.3                              6.1.3-10 i
4                                  y mAap60m1734w.noa:Ib-073195 :
y ii                                  ' REVislON: 0          '
                                    - to
                                                                                                              ._____=__L_-_____2________
 
ve              ,
C i
LIST OF' FIGURES
[                                          1 4
Fimure                      1 Title'-                                    Inf. >
                                                            ; DecomMtion Paradigm and Hierarchy ,
1N-1i                                                                                        1.4-8
                                          !1.4-2            AP600 SBLOCA Scenario"                                                  ''1.4-9
* 1.4                                      . - 1.4-3 ;'        . Scaling Analysis Flow Diagram for System Depressurization i
                                        /l'.5-1;            Normaliz$d Pressure Comparisons between AP600.and OSU Facility                1.5-6
: 1.5-2.          Normalized CMT-1 Level for AP600 and OSU Facility                              1.5-7
                                          ' 1.5 3 ?      ~ Normalized CMT-2 Level for AP600 'and OSU Facility..'                        ~1.5-8.
1.5        Normalized ACC-1 Level for AP600 and OSU Facility .                            1.5-9
    'l                                      l'.5 52      ' Normalized ACC-2 livel for AP600 and OSU Facility :                    :1.5-10              .
l1.5-61        - Normalized ADS 1-3 Flows for AP600 and OSU Facility                        1.5-11
                                          ,1.5-7          - Normalized Break Flow for AP600 and OSU Facility -                        '1.5                '                                                                                                                                        '
E                                >          1.5-8?          Normalized System Mass for AP600 and OSU Facility                      '1.5-13 11.5-9:          ' Comparison of OSU and SPES-2 CMT-1 Injection Flow Rate                  -1.5-14 1.5 10 (    " Comparison of OSU and SPES-2 2 In.' Break Pressure Histories              1.5-15
                                          '1.5-11          Comparison of OSU and SPES-2 CMT-1 Liquid Level Histories 1.5-16 1.5_-12 ~      Comparison of OSU and SPES-2 ACC-1 Liquid Level Histories                1.5-17          3 1.5-13(        Comparison of OSU and SPES-2'ACC-1 Injection Flow Rate:                  1.5-18
                                          ~ 1.5-14:          Comparison of OSU and SPES 21RWST-1 Flow Rate                            1.5-19 u                                            2.1-1        ' Isometric Drawing of the OSU Test Facility                                .
2.1-4' 2.1-2 :        Simplified Flow Diagram of the OSU Test Facility                            2.1-5
:o:
A
                                      - dap60tA1734w.noedM73195 a                                          ,
ix '                              REVISION: 0
                      ,1
: a.                    ,
 
ACRONYMS' ADS-                        automatic depressurization system
        ~ APEX                    ~advanced plant experiment facility at OSU
        ~ASME                        American Society of Mechanical Engineers                  .
        'BAMS                        break and ADS measure        t system .
CCT-                        condensate collection tank CD ROM __                . compact disk read-only memory CMT'                        core makeup tank                                          *
      "CRPt                        condensate return pump -
      ,CVS                          chemical and volume control system DAS                        data acquisition system DEG                        double-ended guillotine DP                          differential pressure transmitter DVI -                      direct vessel injection FMM                        magnetic flow meter GSM                        general scaling methodology H2TS                      hierarchical two-tiered scaling analysis HPS-                        heated phase switch HX'                        heat exchanger
      'IRWST -                    in-containment refueling water storage tank LAN-                        local area network LCS                        lower containment sump LDP.                        level differential pressure                                  -l LOCA-                      loss-of-coolant accidem LRGMS                      large main steam MSS                        main steam system NSS.                        nonsafety systems OSU                        Oregon State University PC                        personal computer PIRT                      phenomena identification ranking table PPIRT                      plausible phenomena identification ranking table                ;
PQP                        project quality plan PRHR                      passive residual heat removal l
PT                          pressure transducer PWR                        pressurized water reactor                                    *]'
;      PXS                        passive core cooling system l      RCP                        reactor coolant pump l
RCS                        reactor coolant system                                      ,
RNS                        normal residual heat removal system RV                          reactor vessel                                                  l SASM                        severe accident scaling methodology                              )
SBLOCA                      small break loss-of-coolant accident SCR                                                                                          l silicon-controlled rectifier                                    !
SG                          steam generator l-    SGS '                      steam generator system L      VI                          virtual instrumentation l
i l-
!    ' mAal@lA1734w.non:lb-0731951                                                  REVISION: 0 x
I                                                                                                  i
 
- . . . .                          .  .                .  . ~. .      - . - . - .  . . .    .. ..            .--    .  - ,
                                            ~
h
::- ACKNdWLEDGMENTSI The authors express their appreciation for the extensive discussions and inputs obtained from the key designer 'of the test facility, Mr. L.K. Lau, and the developer of the' scaling analyses, Prof. J.N. Reyes.
4:                      f-e:          ,
l l
I l
l l
l i
i a                                                                                                                            l a                            .
            - anap60(A1734w.'noa:lbO73195                            xi                                        REVISION: 0
: x.            '.
 
i
 
==SUMMARY==
 
    'The Oregon State University (OSU) test facility is a 1/4-height, reduced-pressure simulation of de -
AP600 nuclear steam supply system and the AP600 passive safety features. ' A ' series'of design-basis 3
events were simulated at OSU to obtain data for verification and validation of the computer models' used for the safety analysis of AP600 A    '
Ihe purpose of this report is to describe the analysis of the test data, to describe the thermal-hydraulic behavior of the test facility, to identify the phenomena observed in the tests and the relationship to the
: pheaomena identification ranking table (PIRT), and to demonstrate, through mass and energy balances, the applicability of the OSU tests for computer model verification and validation.
1 l
t e
m:W1734w.non:lb-073195                                          ]                                  REVISION: 0.
 
I a
L 1.0 : INTRODUCTION
          'h This' report describes the analysis of the Oregon State University (OSU) test data that will be used to-validate the 'AP600 safety analysis computer codes. The test data report for the OSU tests is given in
_ AP600 Low-Pressure Integral Systems Test at Oregon State University, Final Data Report,'
                . WCAP-14252* which describes the test facility, the valid instrumentation, and the test facility '
                ~ performance for the different experiments. ' This report will examine, in additional detail, the thermal-t                . hydraulic beha'vior of the test facility and the phenomenon observed in the experiments, as identified in the phenomena identification ranidng table (PIRT), Table 1.3-1. 'Ihis analysis will aid the computer code validation activities.
The OSU test facility is a 1/4-height, reduced-pressure model of the AP600 and its passive ' emergency -
L core cooling systems. ('Ihe test facility includes the reactor coolant system (RCS), steam generators, passive core cooling system (PXS), automatic depressurization system (ADS), and nonsafety injection systems, such as nonnal residual heat removal system (RNS) and chemical and volume control system -
: (CVS), in the Radiation Center at the University in Corvallis, Oregon. 'Ihe test facility, fabricated .
completely from austenitic stainless steel designed for normal operation at 450*F and 400 psig, was scaled using the hierarchical two-tiered scaling analysis (H2TS) method developed by the U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC). Simulated piping breaks were tested in the hot leg, cold leg, pressure balance line between the cold leg and the core makeup tank (CMT), and the direct vessel injection (DVI) line. Decay heat that scaled to 3 percent of the full power (about 2 minutes after shutdown) was supplied by electrically heated rods in the reactor vessel. Simulated accidents were programmed
                ' by the control system to proceed automadcally. ' About 850 data channels were recorded by the data acquisition system (DAS) and downloaded to compact disks for subsequent data reduction and plotting. The OSU test facility was specifically designed to examine the small-break loss-of-coolant accident (SBLOCA) periods as well as the long-term cooling aspects of the AP600 passive safety systems.
b i                                                                                                                                  ,
1 l
      '      ' mkp60m1734w.noa:lt>073195                                11                                  ' REVISION: 0
_2      .
 
l                                    [
d 1.1; Background :
AP600 is a 600 MWe Westinghouse advanced reactor designed to enhance plant safety with accident hiitigation features that, once actuated, depend only on natural forces, .such as gravity and natural E    _          circulation, to perform all required' safety functions.
De ' AP600 primary system is a two-loop design. Each loop contains one hot leg, two cold legs, and P  -
one steam generator (SG) with two canned motor reactor coolant pumps (RCPs) attached directly to the SG outlet channel head. The passive safety systems comprise the following:
* Two full-pressure core makeup tanks (CMTs) that provide borated makeup water to the primary system at any pressure.-
Two accumulators that provide borated water to the reactor vessel if the primary pressure 5 700 psia.
A passive residual heat removal (PRHR) heat exchanger (HX), comprised of a C-shaped tube
                            - bundle submerged in the in-containment refueling water storage tank (IRWST), that can -
remove heat from the primary system at any pressure.
                      * - The ~ automatic depressurization system (ADS), which is comprised of a set of valves connected to the pressurizer steam space and the two hot legs.' The valves connected to the pressurizer vent to the IRWST through a sparger. The valves connected to the hot leg vent to the containment. These valves are opened sequentially to provide controlled depressurization of
                          - the primary system.
l
                          . An IRWST that provides a large source of core cooling water, which drains by gravity after
                          - the ADS has actuated.                                                                          .
1 p                    -
A passive containment cooling system (PCS) that utilizes the AP600 steel containment shell to transfer heat to the environment (ultimate heat sink). The PCS was not directly included in the OSU experiments, however, the containment circulation of condensed liquid back to the
                          - IRWST or sump was simulated for selective tests.
In reviews of the AP600, the U.S. Nuclear Regulatory Commission (NRC) identified several concerns regarding the performance of the AP600 passive safety systems. 'Ihose concerns include the following:
1 l
      .            * ' Possible high-pressure passive safety system interactions that could retard cooling of the core. l
                                                                                                                            \
                    * . Possible active system / passive system interaction that could retard cooling of the core.
                                                                                                                            )
l
              ' m:Wik34w.noa:1 Mr13195                                            1,1 1                        REVISION: 0
 
i J
?
              ?- De dependence on small temperature differences resulting in small density differences, which -
L then are responsible for driving heads for recirculating flows.
                + ' ; De effects of code accuracy in predicting long transients in which the driving heads for flow
                    .in the system are small.
C De behavior of the primary system and the containment during the long-term cooling phase of
                  ; the transient; specifically, the reduced driving heads for flow from the sump and the resulting.
                    ; pressure drops in the primary system that could reduce venting and increase steam binding of .
                    . the system at low pressure, De OSU test facility was specifically designed to model the AP600 transients so that the
  ,      .NRC concerns could be addressed.'
De OSU test facility is a facility constructed specifically to investigate the AP600 passive system characteristics. The facility design models the detail of the AP600 geometry, including the primary system, pipe routings, and layout for the passive safety systems.~ De primary system consists of one hot leg and two cold legs, with two active pumps and an SG for each of the two loops. Dere are two CMTs, each connected to a cold leg of one' primary loop. De pressurizer is connected to the other                  ;
primary loop, as in the AP600 plant design. Gasdiven accumulators are connected to the direct vessel injection (DVI) lines. %e discharge lines from a CMT and one of the two IRWST and reactor sump lines are connected to each DVI line. De two independent lines of each stage of ADS 1,-2, and 3'are modeled by one line containing an orifice. Two-phase flow from ADS 'l-3 is separated in a swirl-vane separator, and !! quid and vapor flows are measured to obtain the total flow rate. De separated flow streams are then recombined and discharged into the IRWST through a sparger. Thus, mass and energy flow from the ADS Into the IRWST are preserved.
De period for simulation included not only IRWST injection, but also IRWST draining and sump
        . Injection to simulate the long term cooling mode of the AP600. The time scale for the OSU test facility is about one-half; that is, the sequence of events occurred about twice as fast in the test facility as in the AP600.
To model the long-term cooling aspects of the transients, two-phase flow from the break was separated        ,
in a swirl vane separator, and the liquid and vapor portions of the total flow were measured. %e liquid fraction of the flow was discharged to the reactor sump, as in the AP600 plant. The vapor was
        . discharged to the atmosphere, and the equivalent liquid flow was capable of being added to the IRWST and sump to simulate the condensate return from passive containment. A similar approach was also used for the two ADS 4 valves on the hot legs. He two-phase flow was separated in a swirl-vane separator, the two stream flows were measured, the liquid phase was discharged into the
        ~ reactor sump while the vapor phase was discharged to the atmosphere, and the liquid equivalent was capable of being added to the IRWST and sump. He IRWST, reactor sump, and separators could be
          - m:V00(1734w. mon:Ib-073195 ,                        },J.2                                  .. REVISION: 0
 
pressurized to simulate containment' pressurization following a postulated loss-of-coolant accident
,      - (LOCA).
Prior to the ' performance of matrix tests, and to provide benchmark data on facility behavior for the''
* computer code analysis, a series of cold, low-pressure and hot, high-pressure pre-operational tests were performed to characterize the OSU facility, to demonstrate proper operation of the facility, to ensure
        - that piping / component parameters properly matched the AP600 plant. The matrix tests discussed in Section 3 were developed to examine the AP600 passive safety system performance in mitigating the effects of design-basis events (DBEs). Events that were evaluated include LOCAs ranging from 1-in.
        ' diameter equivalent to the double-ended guillotine (DEG) break of an 8-in. DVI llne. A large-break .
LOCA was also simulated.
l l
1
't a
4 i e-t mAap600ll734w.noa:IbO73195 :                      },}.3                                    REVISION: 0
 
0
                                              - 1.2 ' Test Objectives -
4 %e OSU facility was designed and constructed to'specifically examine the long-term cooling                                                                                                  l performance of the AP600 passive safety systems and their lateraction with the nonsafety related active systems. He range and types of tests investigated in the OSU test facility cov red the ranges and phenomena expected for the SBLOCA and long-term cooling transients. He data from the
: experiments is to be used to validate the safety analysis computer codes used to analyze the AP600.
To cover the range of conditions for the long-term cooling transient, tests were performed modeling as large a break as possible to rapidly depressurize the facility so that decay power would be at a high
                                            . value when long-term cooling began. Also, experiments were performed with conditions that would i result in a hot IRWST and sump when the primary system transitioned into long-term cooling. Both conditions maximized the production of core steam to be vented through tne ADS-4 valves to maintain sump injection.
A detailed scaling analysis was developed for the OSU experiments to relate the scaled-pressure and reduced-height facility to the AP600 plant. he Low-Pressure Integral Systems Test, Facility Scaling                                                                                      i Report. WCAP-14270* specified the facility dimensions, resulting flow areas for the breaks, and pressure drops needed to preserve the phenomena expected for the AP600 SBLOCA and long-term p                                              cooling transients. He scaling study provides the bridge to relate the AP600 SPES-2 Test Analysis i-                                            Report, WCAP-14254* to the similar OSU experiments, and to relate the OSU experiments to the AP600 design. -
p' He following are the specific test objectives of the OSU program:
[-
* To provide data to establish the pedigree of the passive safety system for long-term cooling.
L ll                                            * - To provide overlap with the full-pressure, full-height SPES-2 tests
* so that an assessment of the scaling effects of the OSU tests could be made. Therefore, similar break locations and sizes g                                                      (scaled) were examined in both facilities and comparisons were made.
                                              .          .To use the facility to cover the range of phenomena expected for the AP600 LOCA in addition to
                                                        .the long-term cooling period.
    ,                                                                                                                                                                                                                                    ]
I l
                                    - axWl734w.aco:Ib 073195                                                                              1.2-1                                                              REVISION: O p
p k_  ._________.._m _._._.___-__i--__________.__________m                  ___^__..__-_2_____1_._i._____._____ _ _ - _ _ _.____._--_-__m. _ _ . _ _ _ _ _ _ - - - - _ - - - - - - - - - - _ - - - - - ' '    ''  '  ' ' ' ' - ' ' '
 
1.3 Important SBLOCA and Long-Term Cooling Phenomena
              - The OSU test matrix was developed to simulate the ' thermal-hydraulic phenomena expected during
              - SB-LOCA'and long-term cooling transients. .
7 51 .3.1 SBLOCA j k  '
                                                                    ~
The SBLOCA can be ' divided into the following four periods that characterize thermal-hydraulic plynomena:
* Blowdown - laitial depressurization from plant opsating pressure to the SG secondary-sidef pressure, after whiEh pressure stabilizes.
                        -*  ' Natural Circulation - The period from the stabilization of primary pressure with secondary-side .
pressure until ADS-1 is' activated. The primary reactor system is cooled by different modes of heat transfer. Each cooling mode is dependent on the system mass inventory. - As the mass is lost through the break,' cooling proceeds from single-phase natural circulation, to two-phase .
natural circulation, to reflux condensation cooling.
* L ADS 1-4 Blowdown - Once the CMTs drain to their setpoint, the ADS-1 valve opens and the '
reactor system is depressurized through the ADS flow path in addition to the break. As the
                              ~ CMT continues to drain into the reactor vessel, additional valves are opened on the pressurizer and RCS hot legs to enhance blowdown of the system.
* IRWST Injection - Stable injection from the IR'WST indicates the complete depressurization of the primary system down to containment pressure. Also, injection from the IRWST indicates the end of the small-break transient and the beginning of the long-term cooling transient.
Using these different periods, the important thermal-hydraulic phenomena have been identified and 3
ranked in a PIRT (Table 1.3-1). This PIRT has been updated from that which was provided in the Applicability of the NOTRUMP Computer Code to the AP600 SSAR Small-Break LOCA Analysis, WCAP-14206.* Individual phenomena were emphasized for the ADS system, and other components
[              . have been added to the PIRT. The phenomena for each identifled phase of the small-break transient relative to the AP600 small-break performance is discussed in the following paragraphs.
L                The reactor is assumed to be operating at normal full powcr, steady-state conditions n' the start of the .      ]
blowdown.' The break opens at time zero, and pressurizer pressure begins to fall as mass is lost out
              'the break. This depressurization is largely defined by critical flow through the break. With the break -
            ' located at the bottom of the cold leg, a mixture flow exits the break for the majority of the transient, since the mixture level stays high in the reactor vessel. Pressurizer pressure falls below the safety -
                ' signal setpoint, causing the reactor to trip. The safety systems actuation signal (S) follows and results
            ;in the opening of thS CMT isolation valves. _Once the residual fissions decrease, core power is defined f                                                                                                                                  I l
m:wp60mt734w.mo :thm3195                                  1,3 1                                    REVISION: 0 1
l
 
                                                                                                  ~
        ' by the decay heat model.' De RCPs trip after a short delay. Pump performance, both before and after the trip,is modeled according to the pump characteristic curves. After the pumps coast down, the
        - primary reactor coolant system (RCS) is cooled by natural circulation, with' energy removed from the primary system by the SGs via their safety valres and the break.~ Stored energy from the metal in the
                                                                                                                    ~
reactor vessel and pressurizer is transferred to the coolant. These phenomena are essentially the same for AP600 as for conventional pressurized water reactors (PWRs).-~ Liquid in the upper plenum and upper head (depending on the temperature) will flash, and the upper head will start to drain.
0
        ' Blowdown phase phenomena unique to the AP600 are those associated with CMT delivery. Once the-CMT isolation valves open, the CMT injects borated water by gravity-driven ' recirculation into the    -
RCS through the DVI lines. The CMT injected volume is replaced with hot liquid via the cold-leg .
        ~ balance line (CLBL); this hot liquid collects at the top of the CMT.' .De downcomer fluid stays subcooled through the initial blowdown phase.
    , T For the natural circulation phase of the transient, the primary system exists in a quasi-steady-state condition with the secondary side, with decay energy being removed by the SG secondary side as the primary system drains ne SG in the AP600 plays a more limited role in the natural circulation cooling phase than for conventional plants because the generators drain relatively early in the transient.
Since PRHR is activated on an S signal during a SBLOCA, the IRWST becomes the primary heat sink
        - for the RCS carly in the transient. De PRHR will remove energy from the primary system, causing it -
to depressurize. The SG secondary side becomes a potential heat source once PRHR reduces primary pressure to that of the secondary side. PRHR is ranked high in the PIRT since it becomes a significant heat removal path, particularly after primary pressure is less than SG pressure. Therefore,
      . condensation in the SG tubes during a SBLOCA ceases early. He requirements for detailed models for condensation heat transfer in the SG tubes are not as significant for AP600 as for a conventional plant. The importance shifts to the PRHR performance and the IRWST heat-sink behavior. De reverse heat transfer path due to secondary heating of the RCS primary system extinues until the SGs drain. De CMT continues to deliver in the recirculation mode, but eventually a vapor region forms at
;        the top of the CMT volume, and CMT draindown begins. As the CMT drains while injecting, its level
      ' falls to the ADS actuation setpoint, initiating the third phase of the AP600 SBLOCA transient, ADS          ,
blowdown. The downcomer and lower plenum are ranked as medium importance in the PIRT since they provide the driving head for natural circulation.
                                                                                                                    . l The ADS blowdown phase continues through the actuation of ADS-1, ADS-2, ADS-3, and ADS-4 as the primary system depressurizes to approximately the containment pressure. He PIRT relates AP600-specific components, events, and phenomena that occur during automatic depressurization of                I
      ' the RCS to achieve water injection by gravity from the IRWST. Since ADS-1 creates an opening at the top of the pressurizer, the pressurizer two-phase fluid level increases markedly. Pressurizer tank level and surge-line phenomena are significant factors in the depressurizahon behavior following ADS actuation. Flashing of fluid in the RCS occurs due to the depressurization caused by the ADS.
      . nuWWalB4w.moa:Ib 073195                              1.3-2                                    REVISION: 0
: 1.                                                                                                                        ,
l
 
i I
{        Following actuation of ADS-1, the next two stages of ADS, ADS-2 and ADS-3, activate via timers.
I Once the pressure drops below 700 psia, accumulator injection begins reducing flow delivered from the CMT. CMT flow may even be stopped temporarily due to pressurization of the DVI line by the accumulator. De CMT drain rate, and DVI line and CLBL flow characteristics are significant because ADS 4' actuation is based on the CMT liquid level decreasing below a low-low setpoint value.
Condensadon of vapor on the CMT walls is of somewhat less importance since recirculation results in headng of the CMT.
?
Critical flow through the ADS stages is the major factor in determining when the RCS has depressurized to the extent that the gravity injection of water from the IRWST can begin. Fourth-stage ADS performance is affected by the namre of flow in the hot legs. Successful operation of the ADS leads to the IRWST injection cooling phase of the AP600 SBLOCA event.
De final stage of the SBLOCA is IRWST injection. At this point, the primary . system is depressurized, and the transient continues into the long-term cooling phase of the accident. By the time of IRWST injection, the CMT is either completely or very nearly empty. CMT phenomena have, therefore, become relatively unimportant, whereas the IRWST gravity-drain rate through the DVI line is important. De hot-leg flow phenomena, together with ADS 4 flow, is also important. Moreover, the break critical flow behavior is now less important than before because all ADS flow paths are open, providing a large area through waich to vent steam. Keeping the core covered with liquid or a two-phase mixture becomes a function of the decay heat level and IRWST flow.
The impact of noncoadensable gas released when the accumulators empty of liquid during AP600 SBLOCAs is shown to be of low importance in the SBLOCA PIRT because of the large number of vent paths for the gas.
1.3.2 Long Term Cooling Transient j      Long-term cooling is a post-accident phase defined as the period after IRWST injection begins until
(      the plant is recovered. De AP600 passive safety systems are designed to provide post-accident core cooling indefinitely. Steam generated in the core is vented to containment. The steam condenses on the containment shell, and the condensate is directed into the IRWST and sump where it flows into the core through the DVIline. The closed-circuit reflux condensation process insures adequate cooling inventory to maintain the core in a coolable state indefinitely.
When the reactor system is in the long-term cooling mode, the primary system is drained to the hot-leg level. With the SG primary side being filled with stagnate steam, the pressurizer and upper head of the reactor vessel are empty. The CMTs and accumulators have already injected, and the PRHR may or may not be active, depending on whether the IRWST level covers the HX and noncondensable gas is present in the PRHR tubes. Initial injection flow to the vessel comes from the IRWST as long as the IRWST head is larger than the containment sump. If the IRWST has drained to the sump level,
      - there could be injection from both the sump and the IRWST until the IRWST has drained. Flow from
      . mMp600\t73hnon:1b-073195                                      1,3 3                                                      REVISION: 0
 
p            l{          j q.
                .(      .):          =,t y
                  , (kt i
          +    ,g
_    ll -
4
                      . the sump or IRWST is directed to the reactor vessel through the DVI line into the downcomer.1'Ihe
[                    - delivery lof injection flow is grdrity-driven from the elevated sump into the reactor vessel. 'Ihe driving
                      ~ force for core cooling is the level in the reactor downcomer which provides the elevation head to drive          1 l flow through the core and out the hot leg. This gravity-flooding behavkr of the. core is no different            l than that in operating plants with the exception that injection flow is driven by a pump and not gravity.  *~l as in the AP600. 'Ihe inchtslo'n of a large vent path on the top of the hot leg through the ADS                        valves provides a low-pressure drop vent path so that ample flow through the core can occur. In :            q t                      operating plants, the downco:ner must drive core flow through the SG primary side, superheating the :            '
primary fluid, and creatieg a 1,6ckpressure that reduces core inlet flow (steam binding).'This situation -.
                                                                                          ~
;                    -is avoided in the AP600 by using the large vent areas on the top of the hot legs so that very little, if:
I'                    : any, flow goes through the SGs Also, once the IRWST drains, the ADS 1-3 vent path is also available to vent core-generated steam.
s F
p                      Since the primary system is at containment pressure, only the driving heads in the downcomer and the U                    Etwo-phase pressure drop in the core, hot leg,a' ni ADS-4 determine the resulting core flow. - If the
,                      PIRT is usamined, only those items related to the core, downcomer, upper plenum, hot leg, and ADS-4 are highly rar>ked... While most items indicated on the PIRT for long-term cooling are directly
?                    - measured in the experiments, the hot-leg flow regime must be inferred from the data. Using the OSU data, the importance of these phenomena can be assessed and used for guidance in validating the AP600 safety analyiis computer codes for the long-tenn cooling period.
L i
[.
l
(-
F                                                                                                                                  .
e m: win 4w. mon:1 ban 195 -                          1,3 4                                    REVtSION: 0-
 
M TABLE 1.3-1
:; '                                                  PIRT FOR AP600 SBLOCA AND LONG. TERM COOLLNG t
8 IRWST 8                                                                                                                                                                      LCS
                          ;                                    Component                                                                                    Natural        ADS    Injection Recircidation Phenomenon                        Blowdown                                                      Circulation  Blowdown  Cooling    Coding 3
                          '^
Break Crideal flow                                                H                                                          H            H        M          L Subsonic flow                                              N/A                                                        N/A          N/A      M          L ADS 13                                          H (inadvertent ADSf"                                        H (inadvertent ADS)"'          H        M          L Critical hw Two-phase pressure drop                                    N/A'4                                                        N/A''          H        M          L Valve loss coefficients                                    N/A"S                                                        N/A("          H        M          L
;                                      Single-phase pressure drep                                N/A                                                          N/A          N/A      L          L        l Vessel / core Decay heat                                                  H                                                          H            H        H          H Forced cocvection                                            M                                                          N/A          N/A      N/A      - N/A Flashing                                                    M
                        ]
N/A            M        L        N/A        ,
in            Wall stored energy                                          M                                                          N/A            M        M          M Natural circulation hw and heat transfer                    M                                                            M            M        M          M Mixture level mass inventory                                H                                                          H            H        H          H RCP                                                                                                                                                                          1 1
RCP performance                                              M                                                          N/A          N/A      N/A        N/A          {
Pressurizer                                                                                                                                                                  I Pressuriier fluid level                                      M                                                          M            M        L          L Wall stored heat                                            M                                                          M            M        L          L Pressurizer surge line Pressure drop / flow regime                                  L                                                            L            M        L          L Downcemer/wwr; pfecum                                            L                                                          M            M        M          M Upper head / upper plenum                                        L                                                          M            M        M          H Cold legs                                                        L                                                          M            M        M l                        L Note:
:c    (1) The ADS is not normally open during these phases unless the transient is an inadvertent ADS; for that case, the ADS phenomena would be y          ranked as high (II).
                        .50 0
                        .~4 C
 
                                                                                                                          . , . ~ .      .- - . . . . . .... .. .                    - . - . -                  .. . . . . .    -.
5.;. .
                                                                                                                                                                                                                                              -- 42w
                                                                                                                                                                                                          ~
        ^
                                                                                                                                                                                                                              -                  y    5.; ,
                                                                                                                                                                                                -,, -                                              :  x a                                                                                                                                                                                                                              w              1 k 3-TABLE 1.31 (cm)                                                                    ~
FIRT FOR AP60s SBLOCA AND LONC-TERM COOLING                                                                                                              a            d
:q                                                                                                                                                                  mwsT tcs gc                                            C .
Natural                                    ADS.      bdection.              Recirca.as                                  x.j
:c. -
          -- v . .
W                        - Blowdows                      Cireelation                              Blowdown      Caeltag                    Coeling a-                Snean generator
                                                                                            'L                                M-                                      L L                          L
                                                                                                                                                                                                                                        ~
M --                    - 2$ - Natwal circulation d                        Sneam generaer heat transfer -                      L                                M                                        L            L --                        L-Secondary conditions -                              L                                M                                        L            L.                          L Hot les . .                                                                                                                                                  _
Flow pattern transition                              L                            :H                                          H            H                          H-ADS 1-4                    .
Critical flow                                      N/A                            N/A                                        H            H                  H (Stage 4)
SubsonJc flow                                      N/A                            N/A.                                        L          -H                - H (Stage 4) -
CMT                                                                                          .
                                      - Recircuhtion injecuen                                M                            'M                                          L            L                          L' Gravay dramag injecten                              N/A                              M-                                      H        -
L                          L Vapor candensauon rase                              N/A                              M                                        M            L                          L-Y CMT balance bees Pressure drop '                                      M                                H                                        H            L                      'L Flow composition                                    M                                H                                        H            L                          L-Accumulators Injection flow rate                                N/A                              M                                        H        N/A                        N/A N - - -- "- = Ale gas entramment                    N/A                            N/A                                        L            L                          L IRWST Gravity drammg injection                            N/A                          .N/A^                                    N/A              H-                        H Vapor *='% rate                                    N/A                            N/A                                        M            L                          L DVI Line Pressure drop                                        M                                M                                        M            M                      -M PRHR Natural cuculation flow and hee transfer            L                            -H                                          M              L                        L Sump Gravity draining injection                                                                                                                                              H Level                                                                                                                                                                . H ;.
          .g.                          Temperature                                                                                                                                                          .H Gi 5
o a          .                                                                                                            *          *
- - . _ ~ . .        ~------.=-~:.-----..--_-_--,=----=--                          .
                                                                                                - - - = -~ - - - - ~ =            - - - - - - - - = = - - - -
 
    ,.r-
              -1.4 Test FacillO Scaling A detailed component and system scaling analysis was performed for the OSU test facility and is''
given in the facility Scaling Report.m The results of the scaling analysis were used to specify the -
  >-        . design of the facility. lhe primary objective of the scaling analysis was to design a working scale model capable of producing the same types of flow behavior encountered in the AP600 during an
              .SBLOCA, IRWST injection, and long-term coolingt                                                                    '
Various scaling techniques can be applied to the design of a small-scale thermal-hydraulic test facility.
: The traditional approach has been to use " power to fluid volume" (P/V) scaling. This scaling''
approach has been successfully applied in various studies such as the FLECHT SEASET Program :                      '
            ; Final Report NUREG/CR 4167* 1he optimum condition for this scaling approach occurs when the scale model implements the same worldng fluid as the full scale system,is built at full height using :
2similar materials, and is operated at full pressure. This generally results in constructing a very tall and j
:- thin scale model. Unfortunately, the hydrodynamic behavior in the plenum regions may not be fully represented in the full-height model. A reduced-height, power-to-volume scaled model gives a better
: representation of multidimensional effects in the plenum and downcomer regions.* '
l The hlerarchical two41ered scaling analysis (H2TS) method has been used to develop the similarity criteria necessary to scale the systems and processes of importance to AP600 integral system and long-term cooling. The H2TS method, developed by the NRC,is fully described in Appendix D of An Integrated Structure and Scaling Methodologyfor Severe Accident Technical Issue Resolution, NUREG/CR 5809,m and is referred to as the SASM methodology. There are four basic elements of the H2TS r.nalysis method. The first elennat consists of system decomposition. Each system can be subdivided into interacting subsystems (or modules), further subdivided into interacting constituents (materials), and further subdivided into interacting phases (liquid, vapor, or solid). Each phase can be
            ' characterized by'one or more geometric configurations, and erch geometric configuration can be described by three field equations (mass, energy, and momentum conservation). Each field equation can be characterized by several processes. This is depicted in Figure 1.4-1.                                      ]
I
            . After identifying the system of interest and decomposing it as in Figure 1.4-1, the next step is to
                                                                                      ~
identify the scaling level at which the similarity criteria should be developed. This is determined by the phenomena being considered.
For example, if the phenomenon being considered involves mass, momentum, or energy transport L between materials such as' water and solid particles, then the scaling analysis should be performed at the constituent level. If the phenomenon ofinterest involves mass, momentum, or energy transport between vapor and liquid, then the scaling analysis should be performed at the phase level. ' Therefore,
: Identifying the scaling level will depend on the phenomenon being addressed. Table 1.4-1 presents the system hierarchy implemented in the Facill:y Scaling Report.*
_ 'm:W1734w.mos:Itro73195                              1,4 1                                        REVISION: 0 5
                                - s '.          1--.                                      .
 
  /
                  ~ 'Ihermal-hydraulic phenomena involving integral system interactions, such as primary system                          l i depressurization'or loop natural circulation, are examined at the " system" level. Thermal-hydraulic                  l
                  ~ phenomena - such as;"RHR decay heat removal, CMT, accumulator, and IRWST hassive safety .                            l Injection, automatic depresstirization and LCS recirculation cooling - are examined at the "subsystr# level. : Thermal-hydraulic phenomena important to individual components-such as the
                  - reactor core, pressurizer, SGs, hot legs, cold legs, coolant pumps, and interconnecting piping-are                  l examined at the ." module" level. - Specific interaction between the steam-liquid mixture and the
                - stainless steel structure are examined at the " constituent" level.
                - The OSU' scaling study presents scaling analysis performed at different levels. The thermal-hydraulle
;~~                phenomena of interest, the system level at which the analysis was performed, the control volume for-f the analysis (i.e., the geometric configuration), the applicable balance equations, and the processes important to the thermal-hydraulic phenomena ofinterest are discussed and analyzed for the simulated.
rezetor system as well as the major components in the system.
The third element of the H2TS method requires the performance of a " top-down" (system) scaling
[                  analysis. The top-down scaling analysis examined the synergistic effects on the system caused by
                - complex interactions between the constituents deemed important by the plausible phenomena 2
identification ranking table (PPIRT). This has been modified as discussed in Section 1.3, and a revised PIRT is presented in Table 1.3-1. The top-down scaling approach used the conservation p                  equations at a given scaling level to obtain characteristic time ratios and similarity criteris, and
{,                ' identifled important processes to be addressed in the bottom-up scaling analysis.
The fourth element of the H2TS method required the performance of a " bottom-up" (process) scaling
!                  analysis which developed the similarity criteria for specific processes such as flow-pattern transitions, and geometry _ and flow-dependent heat transfer. The focus of the bottom-up scaling analysis was to -
develop similarity criteria to scale individual processes of importance to system behavior identified by the PIRT and develop the design information for the test facility.
The basic objective of the H2TS method was to develop sets of characteristic time ratios for the                ,
g                - transfer processes ofinterest. This can be done by writing the control volume balance equations for each constituent "k" as follows:
i-4 dV,y, = A[Q,y,1*Ij,,A,,-                                    L4-1      4
:                                                                dt Defining A[Q,y,]:
A[0,y,1 L= [0,y,1. - [0,y,1.,
1.4-2 sup60WU4w. son:IM73195                                1,4 2                                    ' REVislON: 0 l
 
                                        'I\
l
                                          -1 '
g                      _ .,
            ,        1where: <
                                    %(        ==    ' Conserved property; p,'pu, or pc (mass, momentum, or energy per unit volume).'
' 1                                Vp          = .4 Control volume
                            ' :- Q, ._          =    Volumetric flow rate J,            = J Flux of property g transferred from constituent k to n across the transfer area A '
w
                        %' transferred from constituent "k" to "m" across the transfer area A... Hence, A[Q,y,] represents the .
usual mass momentum or energy convection terms, and Ij,,Ag,. represents transport process terms such as condensation.
(Eqdation 13-1 can be put in dimensionless form by specifying 'the following dimensionless groups in
                  . Iterms of the constant initial and boundary conditions:
                                                                                                                                  ' l.4-3 '
V/ = ' V,,,,yl= y,, Ql= Q,,o, jd=J,",,,, Ad= A,,,
Substituting these groups into Equation 1.4-1 yields:
l dV[y" V,,y,,          = Q,,y,,A[Q[yl} I(J;,,,A,yjdAd                            1.4-4          I
  ;                                                                  dt                                                                          -l I
1 Dividing both sides of this equation by Q,,o go yields.
t, dVig'^IQiv;1*Ill,Ji.A[.
g, 1.4-5
                      . where the residence time of constituent "k" is:                                                                              ;
i y"#                                                    i t, =                                          1.4-6 Qo t and the characteristic time ratio for a transfer process between constituents "k" and "m" is given by:
g )ts.0A,,,                                { ,4,y.
                                                                                      ~
O t.oYt.o i
                    - mAnp60m1734w.nas:lt@3195 -'                                      1.4-3                            REVislON: 0
_.                  'z
 
I i
It is the il (pi) rado of the proposed test facility to the plant that are of interest."Important processes can be replicated in the model by fixing the variables that control the process, such as geometry, so that the following criteria is met:                                                                                I
:                                                                    =1                                            1.4                                                              'W 3
                ~
l'        A deviation from unity indicates the possible deviation of the proposed test design from the plant.
1 The tran31ents modeled at the OSU facility were SBLOCAs which transition into the long-term cooling mode for the AP600 design. Since the operating pressure for the OSU facility was chosen as 400 psia,
,        a scaling approach was needed to develop the test design so that the most important parameters
        ' identified in the PIRT would be preserved. -
      #Ihe small-break scenario shown in Figure 1.4-2 indicates the five periods of interest. After the initial blowdown phase, there are extended periods of single and two-phase natural circulation as the reactor system drains. Eventually, the ADS valves will open, creating a larger break, which will depressurize
: the primary system down to containment pressure. . 'Ihis is the ADS operational period. Once IRWST injection begins, there will be a two-phase natural circulation cooling mode with injection from the IRWST and venting from the ADS 4 valves located on the hot legs. This is the IRWST injection period. The long-term cooling period begins as IRWST and sump injection continues for extended times. 'Ihe long-term cooling mode is with injection from the IRWST or sump and venting through the ADS fourth stage valves.
l' A top-down scaling analysis was performed using the SASM methodology for both single- and two-phase natural circulation. 'Ihe objective of the scaling analysis was to scale the steady-state single-and two-phase natural circulation flow rates and the natural circulation heat transfer. A bottom-up scaling was then performed to develop the similarity criteria to specifically scale the core and SG heat            !
transfer regimes, flow regimes and transitions, frictional and form pressure losses, and critical heat flux. To maintain similarity, the Il values developed from the dimensionless conservation equadons .              ,j should be preserved or the ratio of the groups should be unity.
      ' 'Ihe scaling study requires the user to choose a length scale and an area or diameter scale for the                ,
facility to satisfy the system of equations, power requirements, and geometric representation of the                  l facility relative to the plant. Other scaling considerations such as flow regirnes in the loop piping -              f must also be considered. Small diameters distort the flow regime and have different transitions                      '
between the flow regime compared with the prototype. Small diameter pipes also have different                        j
      . two-phase counter-flow behavior compared with the prototype. Reduced size can also cause                            i manufacturing problems for the core heater simulators.
An evaluation determined that a 1/4 length scale was the most appropriate for the OSU facility since it minimized the power requirements while maximizing the height.. A 1/4-scaled facility also had
      ; ma.p600t1734w.noo:tb.073195 :                          1,4-4                                      REVISION: 0 a _      -
_ .:        .__-_______--_-_-_A
 
                        'r L sufficient volume and size to correctly model the plant pressure drop and possible three-dimensional :
flow behavior that could occur in the simulated reactor vessel, plenums, and downcomer. To chose a consistent diameter scale, a simple relationship was derived from the one-dimensional momentum
        = equation to relate the length ratio to the diameter ratio. De choice of the diameter ratio was further verified with~a bottom-up scaling approach in which the two-phase flow regimes and transitions l between flow regimes were examined using the work of Taitel and Dukler.* He possible distortions
        ; in the flow regimes and their transitions was also examined for the horizontal piping following the approach of Schwartzbeck and Kocamustafaogullari.M ne flooding review by Bankoff and Lee"*
c was Jso' used to verify that the chosen diameter ratio would have minimum surface tension effects if
        ~ flooding occurred. Using this approach, the facility dimensions could be specified with confidence that the key parameters and phenomena identified in the PIRT would be preserved in the OSU facility 1so that the resulting data could be used for AP600 safety analysis code validation.
De OSU experiments were designed to start in an all-liquid recirculation mode with the simulated
( RCPs operating with system pressure at about 400 psia. When a break is initiated,' the system begins to depressurize.1To preserve the depressurization behavior of tie OSU facility, a reference pressure was selected and a scaling rational developed to relate the lower pressure OSU tests to the ingher-pressure AP600 transient for the depressurization transients. He results of the scaling approach were              ,
used to develop the relationships that led to selection of the OSU facility break areas, ADS valve areas, accumulator gas pressure, and SG secondary-side safety pressures to preserve the scaling relationships between the facility at its reduced pressure and the AP600 plant at its higher pressure.
De scaling process used is shown in Figure 1.4-3, in which a top-down scaling approach was used to                    i develop the systems scaling analysis for a simplified control volume of the reactor primary system. A bottom-up approach was then used to develop the fluid property relationships for the depressurization
:        transients. De approach, originally developed by Kocamustafaogullari and Ishii"0 and expanded on
        ' by Moskal," was extended to relate the OSU fluid property condit*ons to the AP600 plant conditions.
~
Moskal defines the property relationstdp Y=        M.                                        1.4-9 p,p hgg as the key property group to be preserved. His particular grouping also appears in the coefficients for the core velocity from the two-phase natural circulation loop scaling analysis previously described.                  ;
De fluid properties and depressurization approach is to select a reference pressure for both the OSU facility and the AP600 which will capture the important parameters that were identified in the PIRT.
      - Examining Figure 1,4-2, the AP600 primary system pressure will stabilize, after the initial subcooled
                            ~
blowdown, to a near constant value, slightly above the safety valve setpoint for the steam generator
,        secondary side. He primary pressure will remain at this value for a relatively long period, depending
      ^: upon the break size and when the ADS activates, wluch will depressurize the primary system to the                      I containment pressure. During this thne ' period, the passive safety systems of the AP600 will be in
      ' operation'and the phenomena'of importance, which are identified in the PIRT, will be' present.
(i >
: maap6co(1734w.mo :1tso73 95 -
                                                          }1.4-5                                        REVISION: 0 g
 
4 Therefore, this pressure was chosen as the reference pressure for the AP600 plant. Note that this ignores the subcooled depressurization portion of the transient which, for a SBLOCA, is a short period -
compared with the total transient length.'
A similar reference pressure can be chosen for the OSU facility where the primary pressure stabilizes above the steam generator pressure, such that:
_        =  _                                        1.4-10
                                                    .Yo_,      ,Yo, y where:
              .Yo], =  OSU reference pressure
              ' Yo], =  AP600 reference pressure Ihe top-down and bottom-up pressure scaling must also be consistent with the natural circulation scaling which establishes the facility volume, time, and velocity scaled ratios; given the selection of the length and diameter for the facility.
The bottom-up pressure scaling examined the critical flow through the break and the ADS valves, and developed the relationships for the break areas and the valve areas that were consistent with the fluid property scaling given above. Therefore, given a break size in the AP600, a corresponding break size can be calculated for the OSU facility which will maintain the time, velocity, and volume scaling for a selected length and diameter scale which was chosen from the two-phase natural circulation scaling relationships.
I i
l I
E mAap60m1734w.noo:lb.o73195                        1,4 6                                    REVISION: 0 a                                      _ _ _ _
 
TABLE 1.41 GENERAL SYSTEM HIERARCHY:
OSU/AP600 SCALING ANALYSIS -
E SYSTEM:          Primary loop 1 SUBSYS1 EMS:    PRHR, CMT, IRWST, accumulator, ADS, LCS Recire System
  *-                            MODULES:        Reactor core, pressurizer, steam generators bot legs, cold legs, reactor coolant pumps, interconnecting piping :
CONSTITUENTS: . Steam-liquid mixture, stainless steel structure 4 .
l 4
1
                                    ~
E    m t
t l m:Wn4w.moe:1b-073195 -                                            1.4 7                                  REVISION: 0-l l-            &
3 rm..            m.,  - 4      +                e.- -. e._,m.      ,  .c    , . - ~    _    ...J      . . _  __.m-,-,_m.          - - -
 
~
SYSTEM (S)                                      S                                      P 1-SUBSYSTEM (SS)                              SSI        SSk 4
MODULES (M)                            Mi        M2 CONSTITUENTS (C)                          C1    Ck n
8 SYNTHESIS PH ASES (P)              I        f                ANALYSIS                              !
GEOMETRICAL                                                  U G1        G2    Gy CONFIGURATIONS (G)
FIELDS (F)              M        E    MM PROCESSES.              4        0    Pk l
l I
l l
1 Figure 1.4-1 Decomposition Paradigm and Hierarchy
* l 1
    ' mw734..non:tbo73195                              1.4-8                                          REVISION: 0
 
l'
                                                      'AP600:SBLOCA SCENARIO                                                                  <
                                                +-                          -
s'
                                                                                                                ).
a BLOWDOWN              l ADS                  IRWST          : .LCS I
s
: l. OPERATION      .      INJ.-          RECIRC.
i                  i
: g.                  I l SATURATION            l                !
c'                        NATURAL              !
l                          l-                                      I CIRCULATION                            -
I
                          . k.-                                                            1 i                    ,
h                1                  -l
                                -                                        1                l I
l-                        f                !                                      >
L!                            !                I l                          !
TIME
(-
                  .                                                                                                                          1
(
l 1
I 1:)                                                                                                                                  )
Figure 1.4 2 AP600 SBLOCA Scenario I
: m.4p60(A1734w. sos:lt>473195                            ],4 9                                      REVISION: 0
 
SYSTEM DEPRESSURIZATION PHENOMENA I                                                          *
                          }.                                                                  .J Top Down/ System                                                  Bottom-Up/ Process -
Scaling                                                              Scaling
                                                                          *    ' Plaid Property Scallag .
          .. System Depressurization Rate                                        .
at
* 7      hase Natural                                        ,
C r De ay Power
        '                                                                  *'    . Component Stored Energy
* Steam Ocaerator Scallag
* Net System Power
* Pressarizer Scaling
* PRHR Scaling u                      v System Depressurization II Groups and Similarity Criteria
?
1r Evalette Scaling Distortions 4-o                                                            .
l                                          Pressure Serpolats. Core Power and ADS / Break Size Specifications
                - Figure 1.4 3 Scaling Analysis Flow Diagram for System Depressurization maap60mim =:150n195                            1,4                                        REVISION: 0-
 
i.-
i'
,        - 1.5 Test Scaling Assessment and Dimensions To assess the scaling of the OSU facility, both the proposed scaled facility and the AP600 were l            modeled using'the NOTRUMP, A Nodal Transient Small-Break and General Network Code, WCAP-10079-P-A?. He objective of this study was to investigate whether the OSU facility response to a small-break transient would be similar to'the response of the AP600 A 2-in. cold-leg
;            break on the CMT-side of the plant was selected. De OSU facility initial conditions for this break!
are shown in Table 1.5-1. Table 1.5 2 shows the scaling relationships between the plant and the OSU i        ' facility, which account for the time scale difference (two-to-one for OSU) and the normalization of flow, pressure, two-phase mixture levels, and total system mass.
Figure 1.51 compares the normalized pressure transient for the plant and the OSU test facility and -
indicates that reasonably good agreement was achieved.' he reference pressure chosen is based on when the primary pressure stabilizes above the secondary-side pressure at time,o t . De normalized
          ~ CMT levels are shown in Figures 1.5-2 and 1.5-3, and the normalized accumulator levels are shown in Figure 1.5-4 and 1.5-5. These 'igures are in good agreement and indicate that the scaling correctly preserves the timing of the events for the OSU facility compared with the AP600 when the time scaling logic is applied. ADS 1-3 flow is shown in Figure 1.5-6 and is in reasonable agreement between the test facility and the plant. ' Break flows are compared in Figure 1.5-7, and a difference between the facility and the plant is indicated. One possible explanation for the difference is that, .
when scaling the critical flow area for the break, a quality of the flow must be assumed. In reality,'
the quality of the flow at the break is not a constant and will change with time. Furthermore, exact similitude cannot be Cmultaneously achieved for both the break energy flow rate and the break mass flow rate with a reduced pressure scale. However, the integrated mass inventory similitude can be preserved.- Figure 1.5-8 shows the normalized mass inventory for both the test facility and the plant.
Again, agreement between the two calculations is very good, indicating that the scaling approach will yield thermal-hydraulic phenomena similar to the AP600, in addition to the NOTRUMP code calculations that compared the OSU and the AP600 response, the results from the SPES-2 and OSU tests can be compmed to investigate the scaling performance of the              l OSU facility. Comparisons of a 2-in cold-leg break from SPES-2 Test S00303* have been made                      !
with OSU Matrix Test SB01.
He derived OSU scaling factors were applied to the SPES-2 results to compare time, pressure, and
        . flow rates. De OSU time scale was multiplied by a factor of 2. The OSU pressure scale was normalized using the reference pressure (maximum pressure on secondary side). Similarly, the SPES-2 pressure scale was normalized using the reference pressure for the test. The flow rate normalization factor in SPES-2 was the maximum flow rate for the process being examined. For purposes of '
        ' comparison, the flow rate normalization factor in OSU was the maximum flow rate observed for the identical process in SPES 2 multiplied by the ratio 395/96. Thus, the flow rates can be compared on a similar basis.
m^aP60(M734* so*:Ib 073195 .                        1.5-1                                    REVISION: 0-
 
i
                                                                                                                                                                                                                                                                                          .i
                                                                                                                                                                                                                                                                                          ~l A 2-in. cold-leg break was shnulated in both the OSU and SPES-2 facilities. The break location for these tests was the bottom of a single cold leg. Each system was at its steady-state initial condition at break init.ation. Subsequent depressurization behavior was recorded for each facility, and key data
      ' plots are presented for the purpose of comparison.' lhe vertical axis of each graph has been normalized as described previously.
Figure 1.5 9 presents a comparison plot of the SPES-2 and OSU reactor vessel pressure histories and Figure 1.5-10 through 1.5-14 present the data comparisons for the key passive safety systems.
In general, the data comparisons for the 2-in. break case indicate good agree:nent. The timing of key events, such as ADS valve actuation, were preserved. One difference can be identified in
      - Figure 1.5-14, however, where it is observed that the onset of IRWST injection was delayed in the
      ; OSU facility relative to SPES-2.
      - Similar comparisons were performed for the DEG DVI line break, and the agreement between OSU and SPES-2 was very good. These comparisons of a full-height, full-pressure test facility with the OSU reduced-height, reduced-pressure facility support the scaling logic used in the OSU test design.
I As with' any scaled experiment, si.aling distortions are unavoidable, therefore, the purpose of the PIRT is to identify the most important processes to be scaled so that the system response is most .
prototypical. -In the Facility Scaling Report,* Section 10.2 specifically discusses scaling distortion for the facility, and an evaluation is made of the scaling distortions on the primary parameters developed from the PIRT. The results are provided in Table 1.5-3. As the table indicates, all of the important pl ratios are within 20 percent.
The depressurization ratio given in the table incorporates the use of the revised depressurization scaling, which uses the system energy and volumetric scaling as a basis. This portion of the scaling was revised after the completion of the Westinghouse tests at OSU. The original scaling for the breaks, which was used for the tests in this report, used the break-dominated depressurization process described in Section 5.4.1 of the Facility Scaling Report.m This scaling approach was used for all                                                                                                                                                                              ,
breaks modeled in the OSU tests given in this report as well as the OSU final data report.m This
      . scaling process is valid for break sizes of 2 in. or more, but was found to be inaccurate for smaller breaks. Therefore, the 1 in. cold-leg break and the 1/2-in. cold-leg breaks are oversized when                                                                                                                                                                                ,
j considering the system energy and volumetric scaling methodology.: The ratio of the break diameter                                                                                                                                                                                    ;
scale factors between the two methods is given in Table 5-6 in the Facility Scaling Report,m and is                                                                                                                                                                                  !
i 1.5. The break areas used for the Westinghouse tests were greater than the scaled values; therefore,                                                                                                                                                                                )
                                    ~
    . the timing of the events for these tests will be distorted from the properly scaled values, and the events
      ' and total transient will be shorter than the revised scaling would predict. Revision of the scaled break diameters is the 'only significant re-scaling for the OSU test facility. This distortion only affects a few tests; the remaining tests have the properly scaled break diameter. Data for tie affected tests are still sditable for the purposes of computer code validation, since the break area used in the experiment can be simulated in the code prediction of the test.
m:hp600(1734w. son:Ib 073195,                                                        1.52                                                                                                              REVISION: 0 4
 
4 TABLE 1.51 INITIAL CONDTTIONS FOR OSU TEST FACILTIY TO MODEL A 2 IN. COLD LEG BREAK .
Reactor Coolkrg System Core power .                                          0.700 MWt
  '-    Core flow '                                          i16.7 IWsec.
Pressurizer pressure                                  400 psia Core inlet temperature                                410.4*F Core outlet temperature                              415.6*F -
Secondary.
Steam generator temperature                          407.6'F Break size simulated                                  2-in. cold-leg break I
i l
I i
l l
m% sal 7m.non: iso 73t95 ~                    1.5-3                                  REVISION: 0
 
I TABLE 1.5-2                                                  l SCALE FACTORS TO RELNTE THE AP600 PLANT.                                            i TO OSU NOTRUMP CALCULATIONS                                                l AP600                              OSU l
Time                                    t-t!"                              2*(t-t )
Pressure                                P/1080                              P/320 Flow                                    W/96                                W Note:
    % is the reference time when the prunary pressure stabilizes above the secondary-side pressure.
i=
i 4
e J
L ntW1734 no.: tun 3195      ,                      1.54                                      REVISION: 0
 
TABLE 1.5 3 DISTORTION FACTORS FOR THE AP600 DOMINANT PROCESSES IDENTIFIED USING THE H2TS METHODOLOGY -
1%tortion Factor Characteristic              ' (DF)                          Operational Time Ratio                  (%)                                Mode Du                        0
* l$ Natural circulation He                        0              .
l$/2$ Natural circulation fl,                        0              .
2$ Natural circulation with fluid property similitude /LCS recirculation II,                (Not scaled)          = 2$ Natural circulation pressured scaled - core void fraction preserved instead of TI, IIr/C.                      0            =  Depressurization - 1 in. cold-leg break (energy dominated)
Drorr                      17.4
* CMT drammg wch r.ot walls nu                        2.8              +  CMT draining with cold walls H%                        63              +  CMT draining with cold walls II,3wn                        0              +  IRWST draining (property                  l similitude)
Umwn                        0              . IRWST draining (property similitude)                              I l
II,3,n                    -9.5              +  IRWST beat up (pressure scaled)          -
fl,3,n                    19.1
* IRWST heat up (pressure scaled)
Up                      -16.7              =  Downcomer heat transfer during Accumulator injection H-                      TBD*
* Sump filling and recirculation
+                                                          AP600 data not available
  - *TBD- To be determined v
abWimw.noo:ib-073195                        1.5-5                                  REVIslON: 0
 
i)-
4 i
:                                                        ,AP900 / OSU MORIEAUZED RCS PRESSURES 1                                  --PFN-                            .9-                OSU . NORW. PRE 55URL if                                  .              .PFN 9
AP800. NORM. . PRES $URE
!'                <        -. 1.~ 4
                                                                                                      ~
1 93'                            \
y          ,
                                                                    ;- - k 9
                                                                                -3__      m
                                                                                                \
                                                                                                  }
i
                  ,P                                                                              g.
m t
'f                  - Pg_                  .
                                  ,g l
l 4                                                                                                          .
p                                        .
! .-                        ,.2 f                                  0
                                  -500                          . 0-          500            . 1000            1500              ..        1 Reference -time (AP600 time)                                                            '
l 1
i l
.                                                                                                                                                  1
,                                                                                                                                                  l i 'i 1
i;-                          Figure 1.5-1 -Normalized Pressure Comparisons between AP600 and OSU Facility                                    J n
: 1. w i m o.a w n195~                                          1.5-6                                . REVISION: 0 l
i j
                .._._._u____________m__                                                                                          - , ,
 
                .            -              _    _      _            ~    _        -_            _..                      _      -            _ ___
a-                                                  i 1
f a
l
;                                              apeen/OSU NOMMLIZEDmfT1 LMLS                                                                                    i
?                                                  EWlXSFN              36-                          OSU'CMT FILL I-
                                ;.              eEWlXSFN              58'                          AP600 CMT. FILL                                          ,
                                                                                                                                                            'l
;                          I                        _    _      _  _      _          _
I
;.                                                                                                                                                            I i                                    ..
                          .8                                                                                    3                                              I l
1 Hw . 6                                                                                          \
4
,                      '4 N
h'                              4 2
i                              -
                              -                                                                              it o
i              .          ,      ,            ,        ,    , ,
;.                        -500                                6                    .500            .        1000 .                  1500 Reference time (AP600 time)
Figure 1.5-2 Nonnalized CMT-1 Level for AP600 and OSU Facility
            ; m:WM17Mw.sou:lt473195                                            . l.5                                            REVISION: 0 2                                                                                        , ,,                  .-n , , - .          ,      ,~    p
 
d e
i Ape 00/OSU NORWMED CMT2 LJM!LS                                                                                                                                          .
EWlXSFN                                          86                                                                                                05U CMT' FILL.                                                1
                  .            .EWlX3FN                                            88                                                                                                AP500 CMT FILL.                                                I 1                    -    -                  _                    _                      _                      _
:.8
                      ~
      "; . ] .                                                                                                                                                                                          \
x==
            .4 l
2 l.
L o                                                                                      ,                ,                                                                          ,      ,,,,
l
    .4        -500                            0                                                                                500                                                                  1000      1500                            .
Re'ference time (AP600 time) i-l-
l                      Figure 1.5 3 Normalized CMT-2 Level for AP600 and OSU Facility newsuin4 on%4n195                                                                                                1.5 8                                                                                      REVISION: 0
                            ~'
p:
                                            . , _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ . . _ _ _ _ _ _ . _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ . _ . _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ _ .                          __..__..2__.___._
 
e i
1
        ~
y:
APeoo / OSU NORMAUZED ACCUMULATOR 1 LEVELS
                                                        ~
f: '                                      EMIXSFN              51                                050 ACC        FILL ~
;                          .          . EWlXSFN              51                                AP400~ACC FILL
                        .1 5
* 1 H      *0
_ ean
.            v                -
                              .                                              J                        ..
                              ~                                                                                                            '
4                                                                            ,
                              .                                            .J, 1
                    .' 2 3
1 0                                                '        '                      '      '  '  ' '
*                      -500                    . . tl                    Sil0                          1000            1500 Reference time (AP600 time)
I 1
Figure 1.5-4 Normalized ACC-1 Level for AP600 and OSU Facility m:en4..no.:ite3195                                        1.5-9 ~                                            . REVISION: 0-1
 
s . -
                                                                                      \
I
    /
f
(
                                                                ,                                                                                            -s t
                                                        . m /0gs m m M 2 N                                                                                    '
                                                                    'EWlXSFN:            $1                            OSU-ACC-< .; FILL.
:; '            ; EWlX8FN            61                        .
                                                                                                                      ' AP400..ACC FILL' t
D
                                                .8.
        -.e H,g, , . 6 -.
}                                _ H.,g .
,                                              .4 s..                                                    .
j t.:                                                    -
2 g,                                                      .
1 j
                                              .o                      >    -      i  ,    ,    ,          ,  ,    ,. ,      ,  ,  ,. ,
                                                ~500                            0                    500                                                      ~
1000            1500 r
s Reference' time'(AP600 time)-                                                                l
+
                      'd ''
; y4
;U 3(I                                                                        (
Figure 1.5-5 Normalized ACC-2 Level for AP600 and OSU Facility o
(m.Wmw. mon:ib-om95 <                                                },$.10                                      = REVISION:'O-          j
            ,e.                                                                                                                                            s    .1
                        -                  .:-__=__=:____=____-______. . _ - - _ - _ _ _ - _
 
                            . :i l
  /
APeco/ OSU pat m ADS 146 WFL-              58                              CSU REFERCNCE FLOW
                      ..            . WFL                58                              AP800        NORM. FLOW 12
                                                              '                                                                y to
                              ~
a                                                                                      II'  '    I i          w;                                                              ~~
-              %g          -
1 L
(_
_                                                  e                ~;.
s l-                  2                                                                                  -
o 0
o h-                  -500                          0                        500        ..            1000              1500
.                                          . Reference. time (AP600 time)
E n                          Figure 1.5-6 Normalized ADS 1-3 Flows for AP600 and OSU Facility
        . swin4w.=:tb-on 95                                        ' l.5-11                                          MMON: 0 l
 
              .            -                                      .      . . . .          --        .            ..          . - .      -  _ , . ~ - . . - ~ . -
4, o
i i
jx                                                                                                                                                                    ,
i.
P                                                                                                                                      .
                          ,                            , Ape 00/OSU NORMLIIED BREAK FLOWS
* l                                                  Wrt                              se
-                                                                                                              osu REFERENCE FLOW i
                                  .            . WFL                                80                        -AP400 NORM. . FLOW
                                  ..                T
[
                                                                                                        .]
:S_
1 i                                ..
bA
                                ~
i 4                    --4                                            r v
,              .W ;            -
I            It i                      3                                                              A          i            1 i                              -
[
1 2-                  -
i
                                                    ,.      's o                              l
                            .                                    t  >.                                                                                                  J 1
i                          ,
: g. , . . . .q, l                                                                    '
l l;                                    ,      ,    .    ,              ,
..                  O
                                                                                  ,  ,  ,        ,    ,,            ,                  1
'                    -500                                    0.                              500                      1000-          1500                          -
                                                    . Reference time (AP600 time)
I
((
,                                      Figure 1.5 7 Normalized Break Mow for AP600 and OSU Facility i
m:WU4w.non:lb 0M195 '                                                        l.5-12:_                                        REVISION: 0 l
l
_.            -  _                              ..~    ,
 
        ; g- .                      .                        _ _,          .,_              _        . _ . .
m f
in 4                                                      )
k r
L l
AP800 / OSU NDMIALRED SYSTEM MASS MSTOIBES MASSi                  -7 0 -                        05U. . NORW.                          'WASS' f.i                                .              . WASS                    7.8          .          . AP400 NORW.                              WASS i 1 1.2 4
                                  ;g                      = i                                                                                                                                            l Mw.
                                .., g i:                                                                                                                                  '                      '
F
                                .8                                                                                                                                                                    1
                                        ~
l
                                .4                                                            \_W                        7                          -
l
: p.                      --
                                        .                                                                                                  V                                                          ;
s
                        -      .2
                                    -500                            U.              .      500                                1000                      1500'
                                                          - Reference t iene (.AP600 time)
                                            . Figure 1.5-8 Normalized System Mass for AP600 and OSU Facility r, . .
m:Nt734w. mon:tb-073195 -                                    :1.5-13                                                            REVISION: 0.
/'
r      a            e                                        -              .        v              + - + - - - -                      -        --    - - - - - - - - - - - - - - - -
 
W
  . o I                                                SPES42lNCHBREAKvsOSU2iNCHBREAK j.
J.        .
F_A40E          134        0-        O CMT A in{ection line (sPE8f-l-    )-
y  :
7g:
e- - - -- FWM_504                    119        0        0 CMT-2 injection Flow tosu)
  .g-                -
h l                              ,'>..
            .o    3 li        -l f 11'      f  %
I        -ll                    k                    ,
l        lil        R            i                  ,
I  11  44 i                  i                  _
                                                                                            ^
i                4                          i 4
i l.
V 4
E A
i14  .: i
_ i , ;,
l
                                              .g I. .
WI y
l' 1
                        ~
g l    f                                I
            =    -2                                    i' .:
                        ~
4            4 a-      0
            =          -
P            -
g      ,,          ,        ,  ,,                    ,      ,    ,    ,            , ,  ,  ,            ,    ,  ,  ,
    .      <        .                                  .                              =                    =                      .
m R
O
 
l                      -- k
                                                                                                                      .l          . -
I          -
I          .
al                            '
y
                                                                                                                    ,    I          -
l Il i
4    l 1
I
!                        ll 9,                                                                                                                i
                                                                                                                                                .g N                                                                                                            ,
* t l
I I      g                                        '
                                                                                                                    'l                ,
2                                                                                g    l                      i I
!                          2      -
4 I              -
l l-                          o o
;-                                                                                                                9                  .
;.                        N                                                                                          )                -
o o                                                                                  '
                                                                                                                                                                                          \
;                                                                                                    7 g
                            $_ sn
\'.                                                  ,
e                                                                          .      :
O              /
                                ~                                                                                                  -
c              uf a                        a. Wl.                                                                                                  -
5 1
                                          ,6                                                                                        -
l l                                                                        l I l              i I l el    l  l' I    i f f    I f I        l l l                                                              g I
g
                                                      <          me          m                  n                      =            4                                                    \
,                                                                                                                                                            3
;-                                                                                                                                                          .N i
; '-                          Figure 1.510 Comparison of OSU and SPES 2 2-In. Break Pressure IIIstories i
m4**1n4w. son:150B195                                1.5-15                                                                        REVISION: 0
 
n SPES221NCHBREAKvsOSU21NCHBREAK
! }  -3    A
                        ' + L_A40E            173                          0                                                      0 CMT A Level (SPES)
I  Ia  e - - - LDP_502                    30                          0                                                      0 CMT-2 WR Level tosu) 5 3    E  12                                                                                                                                                                            .
a    =                                ,
9          a      n    .
5      1- ~s, ,I 1
l      3 h'        ~
                                \
a                          s.
9,    A  -.                  R O                              \
m        _.
C        -
N
                                              %    g
: u. E-ca.  .)  -                                                  %
                  ~
                                            <                                                                  \
3          -
1 s    .4                                                                                                                        se N
9
        ~
d o
e    .2  -
                                                                                                                                              % wiiia k          -
                                                                                                                                                            \              g    B C      0 B _.
g          -
                          ,    ,      ,    ,                                  ,                                          ,          i    e            i      i    i i    '    '  '      '
g                                                                                                      M                    M
  =
q m_ m O
0 O
6            ,                                                                                                                                        9          s
 
p.
  'k                                                      SPES221NCHBREAKvsOSU2iNCHBREAK S. - .m
              -r L_A20E            171              0          0 ACC A Level (SPES) g
    =
{,
              ...e-        - - LDP_402                11            0          0 ACC-02 Level (osu)                                                                                                                                    '
          ~
{g    p w
1  '2
_      i-?                                                                                                                                                                                      .
a M            -                                                                                                                                                                                                                  '
p              _
e        2 1
3-            -
o
          =              -
                                                      \
        -,.O o        A m              -
C              -
                                                          .\
G    'Q              -
7 E      4        .4                        .                i y              -
p L                                                      \
n      .
                                                                    \
O s                -
                                                                      \
C              -
                                                                        \
                          ~
                                                                          \
A-&d,A            A  RA          A_A BA                                                        A                              B              R __
t                                                                                                                                                                                                                                '
          ~                -
[
05-                    t    I  t        I                    t-      t    i    I        f                    f                      f                      f                                              I  f      f e        *)                                                                                                                                                                          .
i 8
i x
m    &              0                                m                                  M                                                                                          M                                            M
. e s                                                                                        Tne is)
  .3 C
t                                                                                                                                                                                                                                            I
 
R 5                                                                                                                .
8                                                                . SPES221NCHBREAKvsOSU2lNCHBREAK F 820E                146              0        0 ACC 8 injection line (SPES)
S.
g  .jj! .      s- -              - FMW 401    _
156                0        0 ACC-1 Injection Row tosu) i    E
                                                                              ,'l h                            - .
c                        -
i      p n-                                                      la          ,
i            2                              -
n      t
              ?
i i
E t
8                        -
I, i
a            A i
                @                                                      1 e                        -
i i
9 E                                                  i                  I E                  A                                    l'                  I Bi                          -
i                    i s                          _
i                    i-
              $              .2                                  i                      i o                          -
a                          -
ni                        I g
                                          ~
                                                ' '' A ' '                                              '*
fg                                                  i.,                              .          ,      a      A        At A      A-m 0
                                                                                                  -w                  ~,- 4  .
d.x l
3                            -
                                                                                                                                \_    \ _ IL _ _ __ R. __ _ _ _R __ _ .
si t        I      t        e                  I    t      i    i              t    t      i t            t      i  t  t g                              0                                      1000                                  2000                            3000                        4000
          $                                                                                                        Time f81  ,,
          ..g O
I v                                                    ,                                                                                                            .        .
 
                                                                                                                              ,. --.--                                                                  .-            ..                                                                                              ~.
E e
1                                                          -
SPES.221NCHBREAKvsOSU21NCHBREAK
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  ~
5                                                                                              F_A61E                                  481                        0            0 Unknown (SPES) j                                                      - s- - - -                                FMM_702                                      16                    0            0 IRWST/DVI-2 In] Flow tosu)
F                    3                                                                                                                                                                                      a S                  $
* 5                    3-                                                  -
                                                ~
k f
9                                                                                                                                                                                I E                                                  -
ii3.                                                -
8                                    .j-          -
                                                =                                                  -
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            /
2                                                  _                                                                                                                                                                                                    p-
                          "                    O v1                                                                                                                                                                                                                                                    J
                          ?                    c
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      /-
                                                                                                                                                                                                                                                                                              . ,\u B 3                    m                                      A                                                                -
: 8.                                                  -
4 ^"s ey
                                                                                                      -                                                                                                                                                              iu ~~ \
                                                @                                                                                                                                                                                                    I      L t Jh I
h                                      .2 ~
                                                                                                      ~~
L s it r\\ y , u i
4                                                    -
I  li ll '
2          .t                            ...n                    .h .. A                                                                      ly a                                                                              -                                                                    A.,    , , , , , , , ,  .
                                                                                                                                                                                                                                        , y 'g
                                                '                                          0
                                                ?
s                                                    -
:                                              y                                                      -
y                                                                  i              ,              i              i                              i        i        ,        i                i            .    .      i                i i      i    i 4
                          =
w                                                                        0                                                                        1000                                                  2000                                        3000                      4000 l                          R                                                                                                                                                                                                                                                                                      -
o l
 
1 1, :-                                                                                                          I 2.0 FACILITY DESCRIPTION
 
==SUMMARY==
 
Re Oregon State University (OSU) low-pressure integral systems effect test facility is a scaled
          - representation of the AP600 The design operating conditions for the facility are 400 psig at 450*F.
F          He facility includes all the passive safety injection systems that appear in the AP600 design, as well as nonsafety injection systems such as the normal residual heat removal system (RNS) and chemical and volume control system (CVS).
2 The test facility operated in a steady-state fashion with a' maximum electrical power of 660 kW, using four primary system recirculation pumps and two steam generators. Small-break loss-of-coolant
          . accidents (SBLOCA) are simulated using break spool pieces. He break can be located on the hot legs, cold legs, direct vessel injection (DVI) lines, or cold-leg balance line. The test facility is        .
          ' designed to simulate the scaled decay power of AP600.                                                      i l
l I
1
  >                                                                                                                      i l
I e
atW173o ~24.non:1b-073195                              2-1                                        REVISION: 0 4
y
 
                                                                                                                                              .I l
y i
              ;2.1.' Overall Facilky Description                                                                                                  !
            . The OSU test facility is a sdaled model of the AP600 reactor coolant system (RCS), steam generator-system (SGS), passive core cooling system (PXS), automatic depressurization system (ADS),~ lower I          . containment sump (LCS)l chemical and volume control system (CVS), and normal residual heat _-                                    J removal system (RNS)." In addition, the facility.is capable of simulating the AP600 passive containment cooling system (PCS) condensate return process. Figure 2.1-1 is an isometric drawing of                              ;
)            the test facility, and Figure 2.1-2 is a simplified flow diagram of the test facility. The facility reflects                      ,
the scaled AP600 geometry)laciuding the piping routings.' All components and piping are fabricated from austenitic stainless steel. De relative locations of all tanks and vessels-such as the in -
containment refueling water storage tank (IRWST), core makeup tanks (CMTs), and accumulators were maintained as determined by the scaling approach. He facility uses a unique break and ADS.
measurement system (BAMS) to measure two-phase break and ADS flow.
De RCS is composed of a reactor vessel, which has electrically heated rods to simulate the decay heat                            ;
i in the reactor core, and two primary loops. Each primary loop consists of two colddeg pipes and one hot-leg pipe connecting a steam generator (SG) to the reactor vessel. A reactor coolant pump (RCP) on each cold leg takes suction from the SG channel head (downstream of the SG U-tubes) and                                        ,
discharges it into the downcomer region of the reactor vessel.' A pressurizer with an electric heater is connected to one of the two hot legs through surge-line piping. De top of the pressurizer is connected to the ADS 1-3 line. An ADS-4 line is connected to each hot leg.
The reactor vessel contains two direct vessel injection (DVI) nozzles that connect to the DVI lines of the PXS.m A flow venturl is incorporated in each DVI nozzle to limit the loss ofinventory from the reactor vessel in the event of a double-ended DVIline break.
This test facility models the primary and secondary side of the SGs with one generator per primary                                ]
loop, A simulated feedwater line is used for each loop to maintain proper secondary water level. The steam produced in each generator is measured and exhausted to the atmosphere through a common
          . diffuser and stack.
He test control logic simulates the response of the AP600 by providing an S signal at a fixed time following a break.
The passive safety injection systems consist of two CMTs, two accumulators, one IRWST, and one
          . passive residual heat removal heat exchanger (PRHR HX). De test facility simulates the AP600                                        t IRWST with a cylindrical tank with scaled water volume and height. The IRWST is located above the reactor core; two injection lines connect to the two DVI lines. Each IRWST injection line also
            . connects to the sump tank with interconnecting piping and isolation valves. The PRHR HX is located inside the IRWST, using IRWST water as the heat sink. The inlet of the PRHR HX is connected to                                      -
L the pressurizer-side hot leg via a tee at the ADS-4 line, and the outlet is connected to the SG channel                            !
head at the cold-leg side. Since the inlet is hot and the outlet is cold, water is circulated through this mAap600\l734w 2a.nonilb-073195.-                    2,1 1                                            REVISION: 0
                .,                                  m                                          __      _ _ _ _ .          ___  _ _ _      _i
 
    -              ._. ,-                    ,        _ . . _ _._              .m
[                                                                                                                                    .j system by natural convection.1The water volume and elevation of each CMT are scaled and modeled.-                      d  '
1 hey are elevated above the reactor vessel and the DVI lines. A line connecting the top of each CMT-
              ; to its cold leg provides pressure balance between the RCS and the CMT. ,'Iherefore, the CMT injects
;          ~ cooling water by its own elevation head. The accumulators are also modeled with' scaled volume and
                                                                                                                                '~
              ; height.-. However, they are pressurized and, therefore, inject when RCS pressure is below the ~                        j J
preselected scaled accumulator pressure.
1
              ' 'Ihe AP600 uses four stages of valves to depressurize the RCS. The first three stages of the ~ ADS are :      ,
I
              , provided through connections to the pressurizer. These three stages are arranged in parallel, with each 1              . stage containing two lines with each line containing an isolation and control valve. The fourth stage                  I
              - of the ADS contains four separate lines.
: The OSU test facility uses only one set of valves to model the ADS 1-3 stages for AP600 - This is donc using removable flow nozzles to match the scaled flow characteristics of either one or two lines
              . of valves. The first , second ,'and third-stage lines of the. ADS split into parallel lines from one .              1 connection off the pressurizer.                                                                                      .
The discharge lines from the' ADS 13 valves are joined into one line connected to the ADS 1-3                          l s              separator. This two-phase flow is separated using a swirl vane separator. The liquid and vapor flows                  j are measured to'obtain the ADS total flow for mass and energy balance analysis. 'Ihe separated flow streams are then recombined and discharged into the IRWST through a sparger.                                            .
The OSU test facility uses one ADS-4 line connected to the top of each hot leg. Each line contains a pneumatically operated, full port ball valve acting as the ADS-4 isolation valve and a flow nozzle simulating the flow area in the AP600. Two sets of flow nozzies are used in the test: one simulates 100-percent flow area and the other simulates 50-percent flow area. In the test facility, ADS-4 discharge flows to the ADS-4 neparators, where the steam and liquid flows are separated and measured. Steam flow is measured and exhausted to the atmosphere.
The lower containment sump in the AP600 consists of two volumes: normally flooded and normally                      ,
nonflooded The normally flooded volume consists of those compartments which collect liquid break flow and ADS flow. The normally flooded volume is modeled in OSU with a cylindrical tank,
              ' identified as the primary sump tank. The normally nonflooded volume includes those compartments
                                                                                                                                  ~
which 'do not collect any liquid flow. 'Ihe normally nonflooded volume is modeled in OSU with a                          i cylfndrical tank, identified as the secondary sump tank. 'Ihese two tanks are connected with a line at a                ;
level simulating the curb level in the AP600
                                                                                                                                        )
              ; l'n the 'AP600,'the RNS is used to provide nonsafety cooling water injection to the reacmr core. The RNS pump takes suction from the IRWST and discharges it into the DVI lines. The test fadlity RNS pump takes suction from the IRWST at the scaled location and elevation and discharge's equal flow to -                  :
both DVI lines at scaled locations.
                =VENW=twws .                                          2.1-2                                      REVISION: 0-          >
d                  ,
 
4)
                                                                                                                                        't
        .5  / -
                      . BAMS is uniquely designed for the test facility to indirectly measure two-phase flow and energy.L leaving the break and ADS location;. Thls system separates two-phase flow into single-phase liquid .
                                                                                                                                      'i 3 and single-phase steam flows for direct flow rate'and temperature measurements.' The BAMS consists
                                                                                                                                        ^
                      ; of steam-liquid separators and the interconnecting pipes and valves to the various break sources,'the?
primary sump tank, the ADS 1-3 lines, and the main steam header.
                                    ~
                  - Two-phase flow (steam and water) from the' ADS 1-3' lines enters the ADS 1-3 separator, where th$
steam is separated from the mixture. Steam flows.out of one outlet while liquid drains down the other; These two lines recombine at some distance downstream and discharge into the IRWST via the
                      'sparger located inside the IRWS1.' Therefore, the mass and energy from ADS 1-3 is transferred to' the '
IRWST as in the AP600 Two ADS-4 separators are used, one for each ADS-4 line. Each ADS-4 separator separates two-phase flow into single-phase steam and single-phase liquid for flow rate, pressure, and temperature
                      . measurements. The steam line connects to a common steam header, and tlx: liquid line connects to the
                  . primary sump tank. These connections simulate the ADS-4 operation process in the AP600, where the steam flow rises to the containment wall and liquid drains to the sump.
1 I
i i
l l
i I
5 1
                                                                                                                                          \
j I-manractA1734w-24. nan:itasi95 . .                    2.1.c3                                    REVISION: 0 i
 
u m .A.  & .. A ..% _            A.          m..        --a
* a a. a        +  3 .sc-.* -u.      .m.  . ---      a  :m.  .....,,m        . .mm_ m .,.. - . - . ..
s -.
3                                                                                                                                                                          t r    3                                        ,,,,.
1
;                                              -                                      e
{                                                                        ,,es.
E 3
                ~
ere***'                              -        ;            .,
                \                ,,sa ##
y,s. --
g-Primary s.
g                                                                                                                  y,','a s ea.n j                                                                                                                                            _
s
                $                                                                                                                                pCC 92 3*              T,-                                                                                          '
k              #2
: g.        'l i'um atill''              IWf6T 4
x,.........  -    .....c # -                                  Ovis 2      ~ '
o 4        g
 
i 2.2 Facility lastrumentation .
      .OSU used standard instrumentadon to indicate mass, flow, temperature, and pressure in the system and components. The instrumentation plan was specifically designed to provide a transient mass and
>'    energy balance on the components' and for the entire system. Details of the instrumentation and its performance can be found in the Final Data ReporF. The function of each of the instruments is                ,
    ! discussed below. The use of the instruments for the mass and energy balances is provided in a  ' Section 4.
2.2.1 Differential Pressure Transmitters (FDP, LDP, DP)
Differential pressure transmitters measure the flow (FDP), or the level (LDP), in the system.
1The only application of FDPS is to measure differential pressure across the flow orifices in the ADS-1,
: ADS 2, and ADS-3 lines (FDP-604, FDP-605, and FDP 606, respectively).
The level (LDP) transmitters measure levels in the facility. tanks, the RCS hot-leg and cold-leg pipes, SG tubes, and PRHR HX tubes. The LDPs were designed to measure level (mass)in a component
  - and were calibrated at ambient temperature. The level data recorded by the facility's data acquisition system (DAS) were uncompensated for temperature. The resulting signals were temperature compensated for the mass and energy balance calculations.
2.2.2 Pressure Transmitters t
Pressure transmitters (pts) are identical to differential pressure transmitters except that the low-pressure side of the transmitter senses atmospheric pressure.                                                    j Foxboro* magnetic flow meters (FMMs) were used to measure liquid flow, in the different liquid solid lines. The FMMs are not designed to accurately measure steam or two-phase flow, and the data from the transmitters are invalid when either of these are measured.
)
l Heated phase switches (HPSs) manufactured by Reotherm" were used to indicate fluid phase in                      i different components. There are 12 switches: one each on the cold and hot legs, CMT balance lines,                I PRHR HX inlet, and ADS 1-3 header, in addition, two switches are installed in the pressurizer surge line. The HPSs were usually used in conjunction with an LDP to indicate a separate level in a                    I component.-                                                                                                      l l
  -Heat flux meters (HFMs) were used to measure heat flux through pipe or tank walls to indicate heat loss.- The small,' wafer-thin instruments are glued to a pipe or tank surface. Three thermocouples are imbedded into each HFM. Two thermocouples measure temperature on either side of the HFM. The                    !
  ' thermocouple signals are measured by the DAS, and their temperature difference is converted to a heat 4
                                                                                                                    ')
i m:\np60(A1734w-24.aon:lt>073195 -                  2.2 1                                      REVISION: 0      l l
 
flux using coefficients provided by the vendor. The third thermocouple sneasures the temperature of
                                    - the surface.
Fourteen Foxboro vortex flow meters (FVMs) were used to measure steam flow in the test facility.
                                                                                                                                                                                          ~
De FVMs measure steam flow from the ADS 1-3, ADS 4-1, ADS 4-2, and break separators. In addition, they measure steam flow from the primary sump, the IRWST, and the BAMS header. These meters are known to have a manufacturer's warranted cutoff of 141 actual cfm (acfm) which means they may not detect flaws below 0.088 lbm/sec. at ambient conditions.
1he mass of water in the IRWST, primary sump, and secondary sump was measured by load cells mounted under the four supports of each tank. After the transmitter load cell was calibrated, it measured only the weight of water in the tank. The transmitter also provided local indication of weight in the tank for use by test personnel. The load cells were found to be sensitive to variations in ambient conditions, and thus, are not used for absolute measurements. Their readings are valid for tracing short time scale variations in mass.
                                    - Thermocouples are assigned one of four instrument designations, depending on t'ae thermocouple's application.. A TF thermocouple inserted through the wall of a pipe or tank is mounted on a thermocouple tod. TW thermocouples are mounted on the inside or outside walls of a tank or pipe.                                                          l I
TR thermocouples, unique to the reactor vessel, are mounted on vertical thermocouple rods installed in the reactor vessel. TH thermocouples are mounted on the heaters for the reactor vessel and the pressurizer. Thermocouple type and diameter are specified in Appendix C of the Final Data Report.*
r.
The reactor vessel contains TII thermocouples to measure temperatures of selected heaters. Selected l
henter thermocouples are used as inputs to the safety shutdown of the reactor heaters to detect
!                                    abnormally high temperatures.
Thermocouples mounted in hollow rods (TR thermocouples) are unique to the reactor vessel. Five                                                            l thermocouple rods are installed in the reactor vessel to provide radial and axial fluid temperature distributions in the heated section of the reactor vessel. Each rod contains thermocouples mounted                                                    ,
along its entire length. Thermocouples protrude from the hollow rod and are sealed from the outside with silver solder.
4 The CMTs are instrumented with numerous fluid and wall thermocouples to measure the CMT wall heat
                                    - flux and temperature, as indicated in Appendix G, Dwg. OSU 600501 and 600502 of the Final Data Report.* Each CMT contains one long and two short thermocouple rods instrumented with thermocouples along its entire length. In addition, inside and outside wall thermocouples, fluid                                                          )
thermocouples installed 1 in. from the inside wall, and tank centerline thermocouples are installed at the same elevation to measure the temperature of the fluid and walls at that elevation.
The LRWST also contains two thermocouple rods to measure the energy gain in the IRWST as shown in Appendit G, Dwg. OSU 600701 of the Final Data Report.m mAap600G734w-2a.non:lb-073195                                            2.2-2                                                        REVISION: 0 l.
 
ny                              ,                        .          . ,          .      -.                ..-,          -      -
4
            ,              ..a
                            . . S E.' '
x                    l        l .(.
f            t-
:{C - :
      ,                    N((:
                      '                                                                              ~
y One'long and one short tube of each SO are instnamented with shell side' (secondary-side) wall'
        -w                  ? thermocouples and tube-side (primary or RCS-side) fluid thermocouples as shown in Appendix 0,1
          .                  ...Dwg. OSU 600301~of the Final Data Report?T P
i.h :
U E
:( -
5 k.
y
.a .
4 F
                                  '5.
e
:  atW7h2ance:1b073195 ;                            2.2-3                                    REVISION: 0
 
a.
e N
a M        = .
y,    ,1,,
m,    _o m
g Miu                    '
                                                  'i                                s If
                                                      .{
I".4 O                      S=        lE;: h ,o          )
SG 2 A
                                          ~                                                              W                                    ,
or            \
IRWST b                    --
                                                                                                                    .ZWu
                                                                                                                    ^^""""
N                                  PZR y
A              PRHR HX I
JD
                                                    -                                      _            _R s
_              +                              +*
-                                                                                            ~
                                                                        % ,)
                                                        ,u.~,, ::  s.
W            v
                                                                                                                                    ~,i na N.                            >l              $ 5_}                    , ,, k g          o
                                                                    /                    .
                                                                                        "$. dh-N w=4 A
a_-.a-
                                                                            ,                                W                +s n
                                                                                                                  -      r        ,
21 l
m amasa elum.
M                                O m
j[                  W ir                                                              [
It
                                                .=::*            =
l:
f m canen
          ' EMMI734w-2toon:I5073195
 
1 l-v _. e n                  >
                                                                        =
n                                    )              $ ~c
                                                      ~
i
_u d                                    =
II py                  =      R"_
ANSTEC 3-g                        u    ..
1 APERTURE n,,
CARD a          gg,                      LD_*                                      Also Available on gm                                            g          3 Aperturo Card g
cut I.I eil I il
    $                                                                      'h gh l__
k
              ~
C      = .:                          _
D A-      si j  ti        s dY
* _    ct3                  cm mar >-                -r sump tank J    :                    c.,1 % ,
e k                              g--u
                                        <. . _ -s uP&
l w< a,
                =
RIl#,                      ("b'.'.'4*"l-=
zm            __      A              4 -FW L                                      u su          .    :
Y
        -O g              .      y i
HP,3 ogr a i                            =
-                      = w.ma                                                                9 5 08 310112-Dl nu Figure 2.1-2 Simplified Flow Diagram of the OSU Test Facility REVISION: 0 2.1-5
 
[
: 3.0 TEST
 
==SUMMARY==
 
De following sections describe the test matrix and the data validation processes used for the low-pressure integral systems tests performed at Oregon State University (OSU). De initial test
  >. _ validation process was based on specificfastruments that were required to function or selected backup
        ' instruments that were available. ; he APdOO Low-Pressure Integral Systems Test at Oregon State
        - University, Final Data Report, WCAP-14252* describes the instrumentation from the tests and 3 .. assesses their performance and reliability. The Test Analysis Report utilized the valid instrumentation to interpret the data. '
I l
l r
(
1 1
[      m:\qm1734w.7.non:Ib 08019$                        3-1                                          REVISION: 0
 
1
                                                                                                                      )
1 3.1: Test Validation -
As described in the Final Data Repor/u the OSU test facility data were reviewed and validated using a three-step process. %e first step was performed at the OSU test facility. Immediately following -
                                                                  ~
        -each test, the data' were recorded on a compact disc as a read-ocly file (CD-R), and documented in a
_; Day-of-Test Report. He Day-of-Test Report evaluated the test from a very basic ' standpoint, including operability of key instruments and deviations from specified initial'condidons. De Day-of-Test Report also documented any facility modifications or onsite test observations. De Day-of-Test Report assessed whether the test needed to be rerun because of some 'significant problem observed during the performance of the test.:
      ' De overall test acceptance' criteria are shown in Table 3.1-1.' Although not an explicit part of the pre-    ;
      -test acceptance criteria, an overall facility mass balance objective of 10 percent was established. The -
critical instruments were the minimum set of instruments required to perform a transient, component-
      ;by-component mass and energy balance.
The second ste'p in the data validation process was performed by the test engineering personnel at the Westinghouse Energy Center in Monroeville, Pennsylvania. His step was performed after receiving the Day-of-Test Report and processing the CD-R. This data validation was documented in the Quick Look Report (QLR). The QLR provided a preliminary validation of all test data. The key purpose of
      , the' QLR was to issue some " pedigree" of the data, without specifically evaluating the data for code validation purposes (reviewed, but not yet validated, data) shortly after the test was performed.
I De third step was'a detailed review of the transient progression, facility and component performance,
: and cross-test comparisons as reported in the Final Data Report.m The Test Analysis Report utilizes the insight derived from the instrumentation performance, and the transient progression gained in the Fina! Data Report,m to determine and understand the thermal-hydraulic behavior of the facility during each test. The objective of the analysis is to provide the explanation of the test facility response.
e m3ap600(1734w-7.non:ltA80195 -                      3.11,                                      REVISION: 0
 
(:1                                                                                    ,                                                      ,
i 11                                                            . TABLE 3.1 1 OVERALL ACCEPTANCE CRITERIA =
i                  .        .
            *-        Test initial conditions shall be achieved in a specified. tolerance.
            *  . D.icWats shall be achieved in an acceptable tolerance band.
Suf*;oent instrumentation shall be operational before the test (exceptions shall be approved by the.
                                                                ~
Westinghouse test enginced.
            *~        Critical instruments not operating shall be identified to the Westinghouse test engineer before the -
tests. These instruments must be operational befom and during the test, or excepuons should be approved.
A zero check of LDPs, DPs, and FDPS shall be in acceptable tolerances.
The zero check was ehmmated from the acceptance criteria for Category HI tests. The earlier pre-      '
i test and post-test checks of zero shift showed acceptable variation in the readings of these instruments. Performing these checks requimd that each instrument be manually isolated and then
                    - returned to service. Based on the consistency of the readings from' earlier tests and the large number of manual operations, it was decided that the risk of an insuument remaming isolated after the check
                      - was greater than an instrument having a zero shift. -
l I
J l
p.
      - mAage01A1734w.7.aos:lWs0195 '                                3.1 2                                          REVISION: 0
                              ,+
                                                                        . _ _ _ _ - _ = _ _ --_                _-__--__-__-_--___-__:
 
4 i
                                          <                                                                                            j j
i
              .                                                                                                                        l j
                                .      ..                                                                                              J
          ,      s 3.2: Test. Matrix !
Before the test matrix was' initiated; a series of pre-operational tests were performed to provide an -
5 understanding of facility control and operating characteristics, to confirm design features essential to s~                  scaling, and to check that the instmments and the data acquisition system (DAS) were performing as
                    ~ expected. Tests were conducted while the facility was in cold conditions to measure system pressure              ]
drops and volume of the components. Pressure drops in the test facility were adjusted to' the desired i              . scaled AP600 values by using orifice plates. Pre-operational testing was also performed in the hot;                  ,
( condition to characterize system heat losses. Results'of the pre-operational tests are presented in                i Section 4,' of the Final Data Report.m                                                                          }
l System volume determination tests were performed for the accumulators, core makeup tanks (CMTs),
                  . pressurizer, in-containment refueling water storage tank (IRWST), sumps, steam generator (SG)                    ,3 secondary sides, and reactor vessel to compare the actual volumes with the calculated volumes for the            ]'
facility used in the safety analysis computer codes.
                  ~ Line resistance determination tests were performed to measure line resistance for the accumulator lines, IRWST lines, and sump injection lines for a given flow rate. De pressure drop in CMT injection'and                I
                  ' automatic depressurization system (ADS) 1-3 lines was measured over a range of flows. Resistance of the normal residual heat remo' val system (RNS) injection lines was measured to demonstrate that the -
                , pressure drops were within 10 percent of each other. De reactor coolant pump (RCP) head was
,-                ' measured for full flow and pump coastdown conditions. The line resistances also provided data for
                  - the computer models' of the test facility.
Three separate hot functional tests were performed. De objectives of the tests were to demonstrate
[                  proper operation of the equipment prior to the formal matrix test program and to provide da a necessary to document temperature characteristics of the system. De first hot functional test measured
                  - the steady-state heat loss, natural-circulation flow, and forced-flow characteristics. Dese tests verified the calculations used to help size the test facility. OSU-HS01 was performed to determine surface heat losses from the system at 100*,200',300*, and 400*F; characterize passive residual heat removal
  >                (PRHR) under natural circulation and forced cooling; characterize the primary cooling system at 100,
                ~ 300,500, and 600 kW; and characterize the CMT natural-convection characteristics. De objective of the second test (OSU-HS02) was to verify the measuring capability of the break and ADS W                  measurement system (BAMS) and the control of the ADS. De third hot functional test was an inadvertent ADS 1 actuation, and was used as a rehearsal for the formal matrix test program.
l                  De formal test matrix summary given in Table 3.21 was designed to provide a wide range of test c                _ data on the performance of the passive emergency core cooling systems used in the AP600. De tests l                  were intended to provide overlap with the full height, full pressure SPES-2 experiments
* as well as i                  the AP600 plant SSAR calculations. The test parameters investigated were:
,                        *: Cold-leg break sizes of 1/2, I,2,4 (bottom of cold leg), and 4 in. (top and bottom of cold leg) s            . aanpeoo(17w-7.aoa:Ib-oso195                                3.2-1_                                    REVISION: 0 b
 
          . ~ Break locadons of cold leg with CMTs, cold leg without CMTs, top of pipe, bottom of pipe, -
              - balance line breaks, diEcct vessel injecdon (DVI) line breaks, and no breaks with inadvertent ADS actuadon'
                                                                                                                  *^
        '. - Different single failures, one of four ADS-4 valves, ADS-1 valves, and ADS-3 valves                    ..
          . Beyond design-basis experiments with muldple failures i
i Spurious S signal (no break)                                                                              !
i
    , The break-size range and locadon, as well as the different assumed single-failurc' disruptions, provide a'
    - thorough and comprehensive set of integral systems data for code validation.
                                                                                                                    !I I
1
    . arW1734w-7,aon:lW)s0195                            .3.2-2                                      REVISION: 0
 
T B
TABLE 3.2-1 G                                                          OSU MATRIX TFSF
 
==SUMMARY==
 
r h                                  Break j
Test '                    ' Size and    PRHR CVS      RNS        ' ADS 4-1          ADS 4-2 g      No-                        tecation    'HX  Pump    Pump            (HI-1)            Gil 2)                    Comaments h    SB01 -                    2-in. CL-3      On  ~ Off    Off    50-percent flow area 100 percent flow Faihue of one of two lines in -
8                        bottom of cold leg                                in AP600        areain AP600    ADS 4-1; reference cold-leg break (CMT side)                                                                  case SBot                        2-in. Cl 3      On  On        On      50-percent flow    100-percent flow Same as SB01 except safety and bottom of cold leg                            areain AP600      areain AP600    ex>nsafety system interaction -
                                                      ' (CMT side)
SB05                        1-in. Cl 3      On  Off      Off      50-percent flow    100 percent flow Same as SB01 except break size bottom of cold leg                            area in AP600      area in AP600  change (CMT side)
SB09                        2-in. Cl 3      On  Off      Off      50-percent flow    100-perc-m flow  Same as SB01 except different break P                                to CMT-1                                area in AP600      Area in AP600  location; asymneuic behavior of y                              balance line                                                                CMTs SBIO                DEG C1-3 to CMT-1      On  Off      Off      50-percent flow    100-percent flow Limiting break on balance line; balance line                              areain AP600      area in AP600  asymmetric behavior of CMTs; failure of one of two lines in ADS 4-1 SB12                      DEG DVI-l        On  Off      Off      100tercent flow    100-percent flow Limiting break on DVI line; failure line break                                  area in        area in AP600  of one of two lines of ADS-1 and '
AP600                        ADS-3 SB13                      2-in. DVI-I      On  Off      Off      50-percent flow    100-percent flow Same as SB01 except different break line break                              area in AP600      area in AP600  location SBl4                  Inadvertent ADS      On  Off      Off      50-percent flow    100-percent flow No-break case with one failure of (no break)                              area in AP600      area in AP600  two lines in ADS 4-1                  ,
SB15                      2-in HL-2        On  Off      Off    50-percent flow area 100-percent flow Same as SB01 except break location p-                          bottom of pipe                                  in AP600        area in AP600 m
b, u
                        -E o
 
P"                                                                                                                                                              h, p
TABLE 3.21 (Ca=H==ad) ,
t                                                                          OSU MATRIX TEST
 
==SUMMARY==
          'E M                  .
Break
          ~g^
                              ' Test                  Sise and            -PRHR  CVS.      ..RNS          ADS 4-1 :          ADS 4-2
                    .              No.                  Imcation              HX- . Puesp ~    Pemy.          (HI-1).          . (Hf 2) .                    Ceemaneses 7
i              @;            SB18                    2-in. Cl-3            On    Off      ' Off ' ; 50-percent flow    100-percent flow . Repeat test of SB01; confum behavior
;-              g                            : bottom of cold leg                                        areain AP600      area in AP600    of system and instrumentation :
;                                                    (CMT side)
SB19                    2-in. Cl 3            On    Off        Off      50-percent flow    1009escent flow    Same as SB01 except contamment bottom of cokileg                                          areain AP600      areain AP600 . backptessure simulated (CMT side)
SB21            4-in. top of and 4-in.          On    Off        Off      50-percent flow    100-percent fbw    Sanc as SB01 except larger break bottom of Cl 3                                          areain AP600      area in AP600    size; largest break size simulated in
                                                  ' (CMT side) -                                                                              matrix tests SB23                  1/2-in. Cl-3            On    Off        Off    ' 50-percent flow ' 100-percent ikw -  Same as SB01 except smaller break .
bottom of cold leg                                        areain AP600      area in AP600    size
[
(CMT side) b              SB24                  1/2-in. Cl 3            On    On          On      50-percent flow    100-percent ibw    Safety and nonsafety system bottom of cold leg                                        areain AP600    . area is AP600    interaction; single failure
                                                    -(CMT side)
SB26          Inadvertent ADS with            Off    Off        Off              N/A              N/A        No-break PRA case with ADS-I muhiple                                            - isolate            isolare      isolated and failure of one of two lines failures (no break)                                          this line          this line      of ADS 4-1; PRHR HX isolated SB28                  DEG DVI-I                Off    Off        Off            'N/A                N/A -      1imited break on DVIline with ADS line break                                            . isolate -        isolate      4-1. ADS 4-2. ACC-1, and PRHX HX -
this line          this line      isolated.
SB31                      Spurious              On    Off ~      Off      50-percent flow    100-percent ibw    Failure of one of two lines in' S signal                                          area in AP600      area in AP600    ADS 4-1 (nobreak)
: Note:                                                                                                                                                      -
DEG double-ended guillotine PRA - probabilistic risk assessment rO M
o e            ,                                                                                *
* l
                                                                                                                            )
i 1
l 4.0 DATA REDUCTION METHODOLOGY De AP' 00 6 incorporates and take5 advantage of passive safety systems features, i.e., flows are driven
    'by differences'in temperature (natural convection) and elevation heads (gravity). The. Oregon State '
,    University (OSU) test facility is a scaled model of the systems and components of the AP600 design-important to the accident mitigation capability of the AP600 design. Data collected from the OSU test program is used to demonstrate that the safety analysis codes used for design-basis accidents can -
;. accurately and reliably predict the performance of the passive safety systems.
Computer software has' been developed to reduce the experimental data collected from the OSU test facility into engineering parameters against which code predictions may be directly compared.' He data analysis software performs calculations and generates plot files that contain these calculated engineering parameters. ~ Be calculations performed by this software include mass and energy balance calculations for the system.
Wis section describes the equations, and inputs to those equations, used to reduce the experimental l data. The system of equations for each component / system are presented in separate subsections.
    ' Ambient pressure and temperature for the laboratory environment were monitored during each test.
De ambient pressure data channel was used to convert data from units of psig to units of psia for subsequent calculations, as opposed to using the constant 14.7, Ambient temperatures were used to evaluate heat loss from the test facility to the ambient. The ambient laboratory environment was monitored by the following data channels:
Channel ID            Function Irr-003                ambient pressure TF-005 _              ambient temperature, lower elevation of test facility.
TF-006                ambient temperature, middle elevation of test facility
        'IF-007                ambient temperature, top elevation of test facility t.
3 1
i 1
l l
                .        .      .                                                                                          1 map 6me 4u734.-40..on:ii>.073 95                    41                                      REVISION: .0                l l
 
    ' 4.1 LDP Compensatloa Function :
: Level transducers measure the variation in density of a vertical span relative to 'a reference. When the referene and the measured span are not at.the same temperature, the effect of density differences need j    -. be accounted for to obtain a "true" level. The method of applying a compensation to level transducer -
outputs to account for differences in fluid density between the measured region and the reference leg is -
    . described below, t                                                                                                                              .
First, an average temperature for the column of water being monitored was calculated:
8
{ T, h,'
Tm = **[                                        4.1-l
[ h, where:
T                                          =  Temperature, 'F
                  -h-                                                =  Span along the column that a temperature measurement was applied, in.
and the subscripts; I                                            =  Index of data and time arrays n-                                          =  Total number of fluid temperature measurements in a column of water
                  -AVG
                                                                      =  Span-weighted average fluid temperature in the monitored water column The fluid density in the monitored water column was then calculated as:
)                                                                                  PAVG    = p (P, min TAVG,TSAT)                              4.1 2 wlere:
F I
                    .p                                              =  Density, Ibm /ft.'
P                                          =  Local pressure, psia and the subscript:
                  ' SAT                                              =  Saturation temperature at local pressure All other variables and subscripts are as previously defined.-
      . twin 4 4.o : beni95 '                                                                    4.1 1                    _
REVISION: 0 '
 
i
                                                                                                                      ~1 1
l l
The corrected fluid level of the monitored water column (that is, the compensated LDP reading .              j denoted as LDPeour) was calculated as:                                                                        i LDP    ,' = 6 .303 LDP om                                  4.1-3 +
EAVO where:
62.303-        =      Reference density of water, Ibm /ft.$
LDP'            =      Reading from a level transducer, in.'
and the subscripts:
COMP            =      Density-compensated value READING        =      Data as recorded by the data' acquisition system (DAS)
I All level transducer data used in the calculation of mass inventories, energy of fluid volumes, and            i inferred flows were density-compensated prior to being used in such calculations.                              l l
l l
l l
4 l'
1 i
        - ne\nr600m4\1734 anon:ib-073195                    4.1 2                                    REVISION: 0        l l
 
4.2 Selected Level Compensations .
      ' A number oflevel transducer readings were density-compensated, the majority of which are calculated as part of the normal mass and energy calculations performed to support analysis of the data, y        However, a number of other compensated LDPs were calculated to support the AP600 Low-Pressure Integra! Systems Test at Oregon State University, Final Data Report, WCAP-14252.m The list of these compensated LDPs, together with the pressures and temperatures used to compensate them, are g      listed in Table 4.2-1.
Note that, since these LDPs are not directly used in the mass and energy calculations performed as part of the analysis, no minimum or maximum range information is applied to the compensated LDP.
      ' Also, where more than one temperature data channel is listed for e level transducer, a straight numeric average on all the data channels is used. This is in contrast to the calculation modules, where, typically, only the subset of submerged channels is used.
t c
G.'
m:\ap6(Osec-fd734w.4Qoon:lb 073195 -              4.2-1                                      REVISION: 0
 
c      <                                                                                                      ,
i A
i 1
1 TABLE 4.2-1 '                            '
                                              ' PRESSURES AND TEMPERATURES FOR COMPENSATED LDPs'
    )
i                ?Name:            Pressere                                      Temperature (s) s
                                                                                                                        ~
                          .. CLDP 104          PT-102 . TF-166,1F 164, TF-165, IF-167, 'IF-147, TF-14k TF-149, TF-150 /        -*4 CLDP-109 ..      PT-108 -      TR-001-1; TR-0012,1R-001-3,1R 303-1, TR-303-2, TR 303-3, TR-313-1,1R 313-2,1R-313-3, TR-308 1 '
CLDP 110          PT-108        TR-001-4, TR-001-5,1R@l-6, TR 303-4, TR 303 5, TR 30345,          .
TR-313-4, TR-313 5, TR-313-6, TR 308-2, TR 308 3, TR 3181,1R 318-2 '              !
CLDP-112 .        LDP-Il5      TF-169 -                                                                        [
DP-l l4 '
LDP-113") -
CLDP-ll3          LDPIl5        TF-169 -
DP-114*
                          .CLDPil5            PT 107 -      TF-171 CLDP 116          FT-111        TF 126,17-127, TF 162, TF-163 TF-164, TF-165,1F-155, TF-156 -
TF-130,1F 131, TF-147, TF 148 CLDP 127          Irr 107      TF-126,1F 127, TF 162, TF 163,1F 164, TF-165, TF 155, TF-156, .              .l TF-130, TF-131, TF-147, TF-148                                                  J 1
I
                        .CLDP138-            Irr 108      TR-001 1. TR-001-2, TR 001-3. TR-303 1, TR-303-2, 'IR 303-3, TR 313 1,1R-313 2, TR-313-3, TR-308 1, TR-001 4, TR-001-5, TR-001-6, TR 303-4,1R-303 5, TR-303-6, TR-313-4,'IR 313 5,-                      1 TR-313-6, TR 308-2, TR 308-3, TR-318-1, TR-318-2                                  j l                          CLDP-139          PT-107        TF-169
[                        '. CLDP-140 '        PT-111        1F-126,17-127. TF-162, TF-163, TF-164, TF-165 TF-155, TF-156,
,                                                          TF 130,1F-131, TF-147, TF-148.
CLDP-801: , Irr-202              TF-803 Note:                                                                                                                l
[                      0) These three levels were converted to inches of water.
!-                    .. (2) These two levels were converted to inches of water.
l-                                                                                                                                  .
  'c t
,-                              }'
1 i
i I          ,        nc\np60 msec 41734w-40 aoe:lt>473195 ;          s      4,2-2                                    REVISION: 0'          I J
                                                                                .. . . ~ . . . .            .            ..          ..
 
  )
k L4.3 Accumulators -
      . 4.3.1 Fluid Mass Conservation Equations Each of the two accumulators consists'of a tank with a fluid flow path at the bottom connected to the -                          -
direct vessel injection line. ~ De general fluid (H O)                2 mass conservation equation, which relates the -
change in stored fluid mass with respect to time (the fluid-mass time derivative) to the mass flow rates in and out, reduces to the following for each of the two accumulators, ACC,i where i = 1,2:
d MH ,oAcc. . _                                                      4.3-1 dt                      " "P#%
      . Due to the fact that no steam is present in the accumulators, the fluid mass conservation equation further simplifies to:
d M "*=Acc. .                                                          4.3-2 dt                    w " """# %
From this point on in the discussions of the mass conservation calculations, the expressions will be in their reduced, water-only form.
He left-hand side of the water mass conservation equation is approximated from the value of the water mass at two consecutive time points as follows, where i = 1,2:
I dM,,,3z _ AM,,,3z _ M,",,3z - M "1AM                                                        4.3-3 dt                        At                        t "-t "4 5
ne water mass calculations are based on measured water level. In general, the water mass may be                                          l expressed as follows, where i = 1,2:                                                                                                    I I
l M ,,,3w,            = p.,,,zx V,,,,zxC                    3 4.3-4 l
aa.paxwau?34w.4a.o.:ib.073195                                        4.3-1                                        REVISION: 0
 
                                                                                                                        .j
  - where:
        ; C3 = Conversion constant; I ft.8/1728 in.8 Due 'to the cylindrical shape of the accumulator tanks, the water volume is calculated as'follows,'            ...
where i = 1,2i
                                          -V;,,,z=L,,,3ce,x'A[z                                        4.3-5 i
  ' 'Ihus, the water mass expression becomes, where i = 1,2:
M,,,,ce, = p.,,,cc, x L,,,,zx A,zxC 3                                4.3-6 Rather than using the LDP compensation method to calculate the actual water level from the measured water level as is done for many other plant components, an equivalent approach is employed. Using the concept of head and recalling that measured water levels (LDPs) are applicable (calibrated) at a reference density, the following is true:
AP [ psi] = p , x L , x (.8 ) x C =  3 p,,x LDP x ( g ) x C 3            ' 4.3 7 8a                    8<
so that, in the case of the accumulators, for i = 1,2:                                                                  <
P..=. Ace, x L,,,,,cc, = p ar.Acc, x LDP-XXX,ce,                      4.3-8
  . Thus, the water mass expression becomes, where i = 1,2:
i M,,,,3ce, = p,,,3ce, x LDP-XXX,zx A ,cc,x C3                          4.3-9              !
1
.                                                                                                                          b
,                                                                                                                          s I
m:Wc-4MD4w 40.aoa:lt43195                            4.3 2                                  REVISION: 0                l l
_ _ ____o
 
g *I                          y~..
,4
                    "                                          s
                            .                  , ,s g, i'                            N .-                          -
                            ,.'}.
: j. .
S 4._
                        ~                                                                  J_
                        %                                                                                                                                                  6~
                                                                  ~
%"                        llt was'disdovered that the measured water level for the accumulators in certain OSU tests wasi
                                                                          ~
                          !!ncorrect due to air.in ths sense line. For those tests in question, the following correction was
                        .q l developed. where i = 1;2:
7 LDP ,ce, = Cizx F,qx LDP-XXX,z _                                        J4.3 10 -
Cax(Is the following constant based on initial conditions:                                                                                ,
                                                                        , .                spanig-                        (Pice, x:v,,,cc/Z,,3ce,),,            4,3,33
                                                                      ^$ (,      _
(LDP_-XXX4ce,),,,.                  ; (P,,, x y,gg,          )
                                                                                                                                                        ^
lF46,is given by the following:                                              _
(P,,, x y,,,,J,,,,,,)                                      4.3 12 p* #'
                                                                                                .[. (P,cc x y,,3cc/Z., ace,).6,          ,                                      =!
In the previous equation, the specific volume (ft.8/lbm) and compressibidty factor of air are given by                                              !
the following functions of pressure (psla), respectively:
v,,, _ = 301.39 x P '"
                                                                                                                                                              ' 4.3-'13 Z,,, = 1.0x10'8xP2 + 3.0x10 5 x P + 1.0002
[.
f Iri the tests without air in the scnse line, the factors C AcCl and F 4cci are both set to 1.0 to " deactivate" the LDP correction.
L
          ,              . 'Ihus,'the final expression for the wates mass is as follows, where i = 1,2:                                                                          i s
                                                                                                    ~
M,,,,,3cc, = p,,,3ce, x LDP,3cc x A ,ce,x C3                              4.3-14              l 1'Ihis completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the water mass .
                          < conservation equation.
y                                                                                                                                                1 N
                                  ~
          ,p                            ,
4 i
N
                                                                                                                                                    <1 D                ' '. =Wmdenom:1 W 73195i '                                ,
                                                                                                                    ,4,3 3                                REVISION: 0            j pb
                                                                                                                =--___-____-___=-_-_:-_____-__=____-__---=_
 
i-l 1
On the right hand side of the water mass conservation equation, the calculation of the outlet water mass flow rate is performed directly from tne liquid volumetric flow rate (FMM) measurement as :
follows, where i_= 1,2:
4.3 15 W,,,,3ce, = max (0.,FMM-XXX3cc,) x p..= ace, x C,-
      .where:
          . Ci = Conversion constant, I ft.8/sec/448.86 gpm ne w.: density is simply the reciprocal of the water-specific volume, where i = 1,2:
1.0 p  ,3ce, =                                          4.3-16 wmeAcC, De water-specific volume is calculated from the ASME steam table function VCL as follows, where 1 = 1,2:
v..,3q = VCL(Piz, T ,,3z)                                  4.3-17 ne water temperature is given by the fluid thermocouple measurement. Care is taken to insure that the water temperature value employed is at or below the saturation temperature. Rus, for i = 1,2:
e T,,,3ce, = min (TF-XXX,cc,, Tg)                              4.3-18 He saturation temperature is calculated from the ASME steam table function TSL as follows, where I = 1,2:
T,z = TSL(P4ce,)                                    4.3-19 In all of the above, accumulator pressure, Pacci, is set equal to the value from the corresponding
    'I#r-XXX ei  3 measurement after conversion from gauge (psig) to absolute (psla) pressure.
Els completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the water mass conservation equation.
m: Win 4w-emos:1b-073195                          4.3 4 ~                                  REVISION: 0
 
1 Note that in the case of the accumulators,it is possible to calculate all quantities on both the left-hand side and right hand side of the fluid mass conservation equadon. This information can then be used to check the fluid mass conservation equation.
p    ~ Finally, a complete list of the applicable data for both accumulators appears in Table 4.31, including the level instrument channel ID (LDP-XXX4 ce), the pressure measurement ID (f'r XXX4 cc), the fluid thermocouple measurement ID (TF-XXX4 ce), the outlet liquid volumetric flow rate measurement g      ID (FMM XXX ce), 4  the water reference densitp, the water level span, and the tank cylindrical area.
4.3.2 Fluid Energy Conservation Equations The general fluid (H 2O) energy conservation equation, which relates the change in stored fluid energy with respect to time (the fluid-energy time derivative) to the energy rates in and out (due to the connected flow paths) and the energy addition rate due to other external devices, reduces to the -
following for each of the two accumulator, ACC,, where i = 1,2:
                            - d[M x c, x (T-T,,,)]HAEC.                                                    4.3-20 dt
                                                                *'"P'"'.      g(*'""PV".
Due to the fact that no steam is present in the accumulators, the fluid energy conservation equation further simplifies to:
d[M x c, x (T-T,,,)],,,ye, _ _
dt                      """#CC'    I""'**""""-
From this point on in the discussions of the energy conservation calculations, the expressions will be in their reduced, water-only form.
    'Ihe left-hand side of the water energy conservation equation is approximated as follows, where
    ! = 1,2:
a d[M x c, x (T-T,,,)],,,,ye, _ A[M x c, x (T-T,,)]****CC.                    4.3 22 dt                              At m:wwonee-4s 734.-4a.on: iso 73i95,                  4,3,5                                      REVISION: 0 1
 
and A[M x c, x (T-Ts)],,,3q =                    A[M x (T-T)},,,3ce, c-      x At;                    P=.      -
At              ~
e l
                                                                                    ~                          ~
4.3-23 M.o, ;3ce, - M.n-i.,3ce, U.,,,,,
p          wwwACC,  ref
                                                                                                ,,g ..:
T.n,,4ce, - T,n-l,,3ce, r,            ace, t "-t *-'        .
        'Ihe water-specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam table function CPL as follows, where i = 1,2:
c,_,  = COL (PAcc,, T,,,3z)                                      4,3-24
        'Ihis completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the water energy conservation equation.                                                                                                ;
1 i
On the right-hand side of the water energy conservation equation, the calculation of the outlet water                  l energy transport rate is given by the following, where i = 1,2:
?-
l                                          4.unacc, = W, ,,,,cc x h,,,3cc,                                      4.3 25 j      . The water-specific enthalpy is calculated from the ASME steam table function HCL as follows:
L                                                                                                                        .
4 h,,,3z = HCL (Pice,,T,,,3cc,,S,,,3cc)                                    4.3 26 l
l:  ,
l
!~    -- m:Wc-4\l?34w4eos:!b473195                        4.3-6                                          REVISION: 0
\.
i
 
r e
{' V ;'
Due to the fact that the heat transfer from the accumulator metal to the fluid is insignificant, the l energy addition rate from the metal is negiected. Thus, for i = 1,2:
: 05 s..eucq = _0.0f                                      4.3-27
                                                                                                                                                  ^
                                    ~!his completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the water energy
    *-.                        .- conservation equation.
s      = Note that,'in'the case of the accumulators, it is possible to calculate all quantities on both the left-hand
                                  > side and right-hand side of the fluid energy conservation equation.' 'Ihis'information can then be usedL
<; '                            fto check the fluid energy conservation equation.
                              .y, Y Y'i L '
l 4
:                                                                                                                                                  1 i                                                                                                                                                i l
p
+
3
              'i-  .
                                        /. .
J
: =W\1734w-4amos:1t>473195,                4
: 4.3-7 '~                                  ~ REVISION: 0-
                                                                                                                                                .i
 
l l
                                        - TABLE 4.%1 INSTRUMENTATION EMPLOYED FOR ACC FLUID CALCULATIONS l
Description .                ACC1                  ACC-2                      !
Level ID On.)                          LDP-401                LDP-402            *-i Pressure ID (psig) ~                    N-401                  PT-402 Water temp ID ('F)                      TF-401                TF-402              ,
Oudet flow ID (gpm)                    FMM-401              -- FMM-402                  j Ref water p (Ibm /ft.') :                62.40                  62.40 Water level span (in.)                  36.75                  37.00 Tank area (cylin) (in.')              416.6208              417.1392          l l
i l
l l
                                                                                        ., l  -
l l
I l
.s l
l I
m:Ww>ao4\in4w-4 anon:lt@l95  1 4.3-8                        REVISION: 0 av  r
 
4.4 Core Make Up Tanks and Cold-Leg Balance Lines
        '4.4.1 Mass Conservation Equailons g      Each of the two' core makeup tanks (CMTs) consists of a tank with a fluid flow path at the top for the
        . cold-leg balance line (CLBL) connection and a fluid flow path at the bottom for the direct vessel injection line (DVI) connection. The general fluid (H O)    2 mass conservation equation, which relates
  ,      the change in store'd mass with respect to time (the mass-time derivative) to the mass flow rates in and out, reduces to the following for each of the two CMTs, CMT,'i where 1 = 1,2:
dM"' ''*' = Ww % msg n,o. cur, - Woot (i. ovty a,ocur, .                441
      - The left-hand side of the fluid mass conservation equation is approximated from the value of the fluid mass at two consecutive time points as follows, where i = 1,2:
dM a,o. cur, , AMap. cur, , Ma$o. cur, - MJlo'. cur,                4.4-2 L                                            dt              At            t *-t ""
l L        The H 2O fluid mass is the sum of the water and steam masses, where i = 1,2:
i Hp. Cur, = M.=. cur, + Mamm. cur,                          4.4-3 The water and steam mass calculations are based upon the measured tank water level. A list of the level (I DP-XXX) instrument channel ids for both CMTs appears in Table 4.4-1. To span the entire
>'      tank, either the main LDP, or a sum of the three alternate LDPs,is employed for the indicated water
!    ' level, which is then corrected for temperature effects using the LDP compensation method. As is generally assumed for each plant component, pure water is modeled below the compensated water H      level, and pure steam is modeled above the compensated water level.
i-
    . To utilize the measurements from the numerous tank fluid thermocouples available, each CMT is divided into a number of axial fluid property zones for the calculation of various fluid conditions.
Table 4.4-1 contains a list of the fluid thermocouples employed (ten per tank), along with their -
elevationsc Axial fluid property. zone boundaries are arbitrarily taken at the vertical midpoint between    ;
i'  . consecutive fluid thermocouples, which yields ten zones per tank. Figures 4.4-1 and 4.4-2 illustrate the location of the fluid thermocouples and axial fluid property zones for CMT-1 and CMT-2,
    = respectively.
i 1.maap600we-4 uni 4w enoa:ib 073t95                        4,41                                  REVISION: 0
 
v s
: In general, the tank water and steam masses are given by, where i = 1,2:
N ,,
M.=.curJ= { M ,,cg7j                                                                                                                                        ,,
en                                                    .
                "                                                                                                                                                                                                                                              ..4.4-4' N                  ac, -
Mm                                    cur l =PS{ ' M                                                                                                        =
: m. cur.
I For zones j below those containing the compensated water level (which contain all water), the zone j J xwater and steam masses are given by, where i = 1,2 and j = 1,.. levzone-1:
s M.m cur, " P.m.. cur, x V= cur xC-                                                                                                                                      3 M,,,,cg79= 0. -
For the zone j containing the compensated water level, the zone j water and steam masses'are given
                    . by, where i = 1,2 and j = levzone:
wan. cur, " P.mw, cur,                                                                                                                                  .mn.aoes.CMrg      3 mens. cwt,
* Psteam, cwt,                                                                                                                                mena. zone. Cur,
* 3 4
For zones j abo.ve those containing the compensated water level, which contain all steam, the zone j water and steam masses are given by, where i = 1,2 and j = levzone+1,...,N= cur a:
_ M ,; cur, = 0.
M m.m. cur, _" Pa.m. cur,,
* Ymcur, xC 3 f
L'Ihe tank fluid volumes are calculated as a function oflevel from the volume versus height tabular data ilisted in Table 4.4-2,' via linear interpolation within the table. No extrapolation at either end is -
performed; the first and last table points define the applicable range (the first point is (hmin (= 0.),
Vmin (= 0.)], and the last point is [hmax, Vmax).
                  -'mhp600w.e-4il734.-do..os:lb 073195                                                                                                                          -4.4-2"                                                                  REVISION: 0-
                                              ---a--  - - - - . - - _ . - - - - - - - - - - , , _ _ - - - _ - - - - . . . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 
s        ,
5                                            )
                              . +
: During initialization, the volume versus height data / function is employed to calculate the total volume -
                      'of each zone j as follows, where !# 1,2:
for j=l:
V acur, " Vm(E% cur) p 4                                                                                                                                          4.4-8
                                                          ' for j =2,...,Nmeur,:
J-t Vmeur[.= Vm(E .wcur,) -f1                  k V= cur,
:The zone j top elevations are determined from the elevations of the fluid thermocouples (ur the
                ,    elevation of the top of the tank in the case of the top zone)'as depicted in Figures 4.41 and 4.4-2.                            ,
During the transient calculations, the volume versus height data / function is employed to c'alculate the p                  ~ water volume of the zone containing' the compensated water level, j = levzone, as follows, where
!?                  -1 = 1,2:
I                                                    if j(=levrone)=1:
i
[.'
                                                    . V. .umcur, = V m                    x (L.n . cur) .
l:                        .c 4.4-9 i'
                                                  ' if j(=levzone)>l:
                                                                                                              ;-i V. meur, " V% * (L.. cur,) -                                    V en.
);
i i
(.
j
                    - m W n4 i e itho73195                                      . 4,4 3 .                                          REVISION: 0-'
                              .e
[5                      6
: .;                  Y                    e                                                                                a
  ~l_
 
The steam volume of the zone containing the compensated water level,'j = levzone, is then simply the  .
following where i = 1,2:
4'4~I V -cur, = V= cur, - V;..mcur,-
4 The zone j water and steam densities are simply the reciprocal of the' water- and steam-specific          ,
volumes, respectively, where 1 = 1,2:
                                                              ~      "
                                                ' P.. cur, _ " y.    . cur, E mman. Cur =
v.=..c ur,,
The zone j water-specific volume is calculated from the AShE steam table function VCL as follows, where 1 = 1,2:
4.4 12
: v. . cur, = VCL(P,%curj T.... cur)
The zone j steam-specific volume is calculated from the AShE steam table function HSS as follows, where i = 1,2:
ha                                                                  4.4-13
                                      . cur, = HSS(Paon cur,, T,        cur,, V a    cur)
P The zone j water and steam temperatures are simply given by the zone temperatures, which are the fluid thermocouple measurements TF-XXX (see Table 4.4-1, in conjunction with Figu es 4.4-1 and 4.4-2). Care is taken to insure that the water temperature VMue employed is at or below the saturation    ,,
temperature, and that the steam temperature value employed is at or above the saturation temperature.
T1ms,' for i = 1,2: '
                                              , cur,
                                                    *E      sons,curf ss.CMr) 4.4-14 mes.. Cur, = m% one. cuff          se. cur, f mAap60Gaec-4\l734*-4 anon:IM73195                    4,4 4                              ~ REVISION: 0 I
 
where:
Tm, cur, = TF-XXXcur, F-  ; Ihe zone j saturation temperature is calculated from the ASME steam table function TSL as follows, where 1 = 1,2:
4.4-15
                                                  - T cur, = TSL(P cur,)
The pressure of the top zone is set equal to the value from the FT-XXXcuri measurement (see .
Table 4.4-1 for list) (after conversion from gauge [psig] to absolute [ psia] pressure). For the zones
                                                ~
below, the pressure is a' djusted for hydrostatic effects (to account for the density differences which -
Loccur from zone to zone throughout the tank).
11his completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the fluid mass conservation equation.
        ' On the right hand side of the fluid mass conservation equation, the CMT inlet fluid mass flow rate is simply equal to the CLBL' outlet fluid mass flow rate (which appears on the right-hand side of the CLBL mass conservation equation), where i = 1,2:
l.
W.<ean cuy spcuro = W :(to              ou      cury up.cuq      44'I6 Although a liquid volumetric 110w rate measurement (FMM) is available for this line, it cannot be relied on for accmate mass flow rate calculations due to the two-phase flow which exists. Thus, the            l
        . total mass flow rate must be inferred from a combination of the CMT and CLBL mass conservation equations.
b.
i 4
i
      . m:WimWooe:lt473195                                      4,4 5                                    REVISION: 0
 
1 Regarding the CMT outlet fluid mass flow rate to the DV1 boe, the calculation may be performed directly from the liquid volumetric flow rate measurement (FMM XXX), due to the fact that the water flowing la the line remains subcooled (see Table 4.4-1 for the instnament channel ids). Thus, for.
i = 1,2:
1W oo ovy up. cur, = W    o . p avy . cur,
                                                                                                                  . 4.4-17 ,_
                                                        = max (0,FMM-XXXcurovg) x p....curevn.,x C, he outlet line water density is simply the reciprocal of the outlet line water-specific volume, where
: I = 1,2:
                                                                        =
I                                4.4-18 p.,,,cypoya,t v,,,,cuynyt, The outlet line water-specific volume is calculated from the ASME steam table function VCL as ~              ;
follows, where i = 1,2:
l v.un.curov; = VCL(Peuvovn.,, T          .curovn.,)                  4 4~I9 De oudet line water temperature is simply given by the outlet line fluid thermocouple measurement            l TF-XXX (see Table 4.4-1). Care is taken to insure that the water temperature value employed is at or          l below the saturation temperature. Thus, for i = 1,2:                                                      ,; ,
l T. curovg = niin(TF-XXXcurovne          T n.curova)                  4.4-20      )
: The outlet line saturation temperature is calculated from the ASME steam table function TSL as 1
Lf9110ws, where i = 1,2:
T ia.curova, = TSL(Pcurova.,)                              4.4-21      l
                - m:We-4\1n4.~-dason:lt@3195                        - 4,4 6                                  REVISION: 0
- _ = _ - - _ .      . _ _ _ _ .                                ___
 
    )^
N
)>
            . The pressure in the outlet line is equal to the pressure at the bottom of the tank.
This completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the fluid mass conservation equation.
4.4.2 Energy Conservation Equations
('          .. The general fluid (H O)2 energy conservation equation, which relates the change in stored energy with
: respect to time (the energy time derivative) to the energy rates in and out (due to the connected flow
~
            ~ paths) and the energy addition rate due to other external devices, reduces to the following for each of
            - the two CMTs, CMT, wherc ! = 1,2:
4
                                  , d[M x c,'x (T-T,,,)]ap. Cur
* g                      O n (from CLBL) H,0. Cur, ~ b (to DVL) H,0.CMT, i
gy 4        \
{meute Hpl.CMT, Ihe left-hand side of the energy conservation equation is approximated as follows, where i = 1,2:
T d[M x c, x (T-T,,,)]ng.Cwr, g "--              A[M x c, x U-T,,,M.,.. Cur, i                                                  dt                        3.i                      At 4.4-23 A[M x c, x (T-T,,,)]= cur.
r.i 3
At o
            . where:
R                        - A[M x c, x (T-T,,,)).                                A[M x (T-T,,)).m Cur =
Cur * =      c-        x At                          P-~w      .
At                    .
M.". Cur - M "2.. Cur                      4.4-24 p,.,,,, f      m..CMr.        ref .
g n_g n-1 I.mcr,CMr,
* I.            ,CMr P ewry        .m.,CMr,                  g ,, .g
            - m:W-4\t734w 4asoe:lbOI3195                                  4,4 7                                                              REVISION: 0 g                                                                                                    . - - ,                  . , ,
 
r.
: l.                                                                                                                                    I and                                                                                                                      .j
                    - A[M x c, x (T-T,,,)]          . cur, a A[M x (T-T,,,)}      cur" x
at                c'--~s
                                                                                  .. bt            .
Mf cur, - MIAcur,          4.4-25 ,
                                                            =
c,,    x Um cur,6,.d
* t "4 "-8
                                                            +
T/ cur - Tl1 cur c,,,,, x M m nrr,
* t "-t "-'
b      . The zone j water-specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam tabh
                                                                                                                                      )
function CPL as follows, where i = 1,2:
i-
                                                      ' c,    = CPL (P.m curj T. .. curo)                                4.4-26      !
The zone j steam-specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam table
          - function CPV as follows, where i = 1,2:                                                                                    l c,,, , = O W cocurj Tm i            c ur,' Va    cur,)                      4 4-U 1
i l
This completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the fluid energy                        j conservation equation.                                                                                                      l
                                                                                                                                    -l
          - On the right-hand side of the fluid energy conservation equation, the CMT inlet fluid energy transport                      l rate is simply equal to the CLBL outlet fluid energy transport rate (which appears in the CLBL energy
                                                                                                                                      ]
conservation equation), where i = 1,2:                                                                                  -l l 1 Om ao. ctsu upcur. " Q    c. cury up.ctat, .                        .4.4-28 l
in a manner analogous to that performed for de corresponding term on the right-hand side of the fluid                      j
: mass conservation equation, the above CMT inlet fluid energy transport rate term must be inferred
          ~ from a combination of the CMT and CLBL energy conservation equations, due to the two-phase flow                            l
: which exists.
l
                                                                                                                                      )
nome sm44.40. ce:td.oni95                                4,4 8                                        . REVISION: 0      l
  -^ --
a _ - - - _ _ _ - . _ _    _.._____L'____.
 
ie
              -I 1
LThe CMT outlet fluid energy transport rate to the DVI line is given by the following, where i = 1,2:
                                                          . Qw o on) up. cur, ". Om o on,) . . cur, r                            ,-                                                                                              4.4 29-
                                                                                                                                        }
                                            ,                              .= Wm 5 m-= cur, x h. ..curen,                                l e
: Ihe outlet line water-specific enthalpy is calculated from the ASME steam table function HCL as                .
                          -.follows, where i = 1,2:
                                                                                                                                        .)
                      )
h; dwren, = HCL (Pcuren,, T.              curon,' S. .curen,) -        4.4-30
                          ' For the detailed analyses of the heat transfer between the fluid and 'the metal wall in each of the two    -)
p                          CMTs, the CONTRA inverse heat conduction solution is employed to calculate the transient inner -            ll l'                        : swface heat fluxes 'and temperatures, given the transient temperature data collected from                      l
                          'thermocoupiss imbedded in the walls of the CMTs. 'Ihe CONTRA inverse heat conduction                        I calculational method"4 models a wall as a one-dimensional' cylinder in radial coordinates, and applies to 'each axial position at 'which wall thermocouples are located in the OSU CMTs. Table 4,4-3 lists the wall thermocouple channel ids used for each metal segment of both CMTs. A stand-alone h
3 pre-processor code ("osucontra", the OSU CONTRA driver soRware) employs the CONTRA inverse heat conduction solution on the transient wall thermocouple temperature data for the modeled metal
                        - segments of each of the two CMTs and calculates the transient inner surface heat flux and temperature I-                      - for each of these metal segments.
                        . 'Iherefore, the energy addition rate to the fluid due to heat transfer from the CMT metal is given by the following, where i = 1,2:
h p
u, 4                                                                        [" Oodt wusi. cur
* A w :wr.                        4.4-31    )
                                                  ' Ot      wapteur, "
C, 1
i' i where:.
C4= Conversion constant,3600 secil hr.'                                                                i L                            :s l'Ihis completes'the dis'cussion of the calculations related to the right-hand side of the fluid energy conservation equation.-
        ^
l m:Wun4w.4a o.:fb 073195 -                                  4,4 9                                  REVIslON: O p
u                                    ,  ; _                  _  _        _            . _ _ _      _  _    ___          -
 
l l
                                                                                                                    .l l
4.4.3 Fluid Mass Conservation Equations'                                                                        !
I Each of the'two CLBL consists of a series of connected pipes with a fluid' flow path at the bottom for
: the inlet connection from the cold leg and a fluid flow path at the top for the outlet connection to the        ,
CMT. De general fluid (H O)2 mass conservation equation, which relates the change in stored fluid          -O mass with respect to time (the fluid mass time derivative) to the mass flow rates in and out, reduces to the following for each of the two CLBL, CLBI,, where i = 1,2:
l dM gggQcu q , Win@oe ct) H,QcLBL,-Wcut so ChtT) Hg.Cu(                  4.4-32    -1
    'De left-hand side of the fluid mass conservation equation is approximated from the value of the fluid mass at two consecutive time points as follows, where i = 1,2:
dMap,ct,q _ Mng, coq _ Ma*o.cuq - Mn"jeus -                            4.4-33        l dt            At.              t "-t "4                                      I The H 2O fluid mass is simply the sum of the water and steam masses, where i = 1,2:
Map,cuq = M,,,, cat,, + M      cuq                          4 4'34 1
De water and steam mass calculations are based upon the measured water level. A list of the level (LDP XXX) instrument channel ids for both CLBLs appears in Table 4.4-4. These LDPs are corrected for temperature effects using the LDP compensation method. As is generally assumed for each plant component, pure water is modeled below the compensated water level, and pure steam is            ,
modeled above the compensated water level.
For the fluid property calculations, the measurements from the two fluid thermocouples available in each CLBL are utilized. Table 4.4-4 contains a list of these fluid thermocouples; one is located at the
    - very bottom of the line and one is located at the very top of the line. If the line is completely filled with water (water level at top), an average of the two fluid thermocouple temperatures is employed for the water properties. If the line consists of all steam (water level at bottom), an average of the two -
fluid thermocouple temperatures is employed for the steam properties. Otherwise (water level in between top and bottom), the bottom fluid thermocouple temperature is employed for the water properties, and the top fluid thermocouple temperature is employed for the steam properties.
i l
nuwi7344-4anos:ttro73t95 -                          4.4-10                                  REVIslON: 0
 
R
                            'In general, the. water and steam masses are given by, where i = 1,2:
                                                                                  =
M,,,,ct,q            p ,,,ct,qx V,,,,c, qx Cf I'                                                              Mm=..ctsy " P.              ct:( x V,_mqx Cg
: r.                                                        )
                                      ~
g                          The. water volume is calculated as a functio'n of compensated water level from the volume versus '
{ height tabular data listed in Table 4.4-5, via'liucar laterpolation within the table. No extrapolation at
                          .either end is performed; the first and last table points define the applicable range (the first point is (hk (= 0.),.Vj(= 0.)], and the last point is [h.J V.]. Tnus, for i = 1,2:
V,gmq = .V%(L,,,mq)                                      . '4.4-36
:~ The steam volume is then simply the following. wheie i = 1,2:    .
V,            q.= V            - V,,,,gg                    4.4                          . In the above, the CLBL total volume, Vctati, is simply given by the last point (VJ in the                              3
(                            aforementioned volume versus height table.
                            'Ihe. water and steam densities are simply the reciprocal lof the water- anxi steam-specific volumes,
;.                      . respectively, where i = 1,2:
l 1.0
,                                                                        Pwww.cLa(
* y t-was.cLB4 4.4-38 1.0
                                                                        . P m ct:( "            y maam.ct:(
oThe water-specific volume is calculated from the ASME steam table function VCL as follows,' where ~                    -l f'                      = i = 1,2:                                                                                                              1 g              1 1
w  ct,
                                                                                  =
VCL(Petag, T.,,,q)_                    '4.4-39 i
2
                    .}
                                                                                              ~
                                                                                          ~
                        .m:\a@00eec-4\l'734w-40. son:lS073195 )                        . 4,4. } } .-                      ' REVISIONi 0 i                                            E          -  -
 
The steam-specific volume is calculated from the .ASME steam table function H'SS as follows, where 1 = 1,2:
4.4-40 h=cug = HSS(Pc u q. T ,,,,,c a q .S ,,,,c a y v..cuq).                                ,
As stated above, the water and steam temperatures are given by the fluid thermocouple measurements
: TF-XXX (see Table 4.4-4). Care is taken to insure that the water temperature value employed is at or
          'below the saturation temperature., and that the steam temperature value employed is at or above th-saturadon temperature. Rus, for i = 1,2:
T. .cus = dn7. .cuy T,,,ct,q)
T    cuq = mg          cuy T.n. cur,)
The saturation temperature is calculated from the ASME steam table function TSL as follows, where i = 1,2:
f T cuq = TSL(Pcuq)                                      4 4'42 In all'of the above, the CLBL pressure, Pcut.6, is set equal to the value from tim corresponding CMT FT XXXcuri measurement (see Table 4.4-4 for list) (after conversion from gauge (psig] to absolute
[psla] pressure),
j        This completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the fluid mass I        conservation equation.
Although a liquid volumetric flow rate measurement (FMM) is available for each CLBL, they cannot be relied on for accurate mass flow rate calculations due to the two-phase flow which exists. Rus, the total mass flow rates on the right-hand side of the CLBL fluid mass conservation equation must be
                                                                                                                              ~
inferred from a combination of the CMT and CLBL fluid mass conservation equations.
nis completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the fluid mass conservation equation.
      ' 4.4.4 Fluid Energy Conservation Equations L      . De general fluid (H O)  2    energy conservation equation, which relates the change in stored fluid energy
      . with respect to time (the fluid-energy time derivative) to the energy rates in and out (due to the
                                                              ,4,4 12
!        mA p6cas.ec.4x1734w.act o iltsn3195                                                          REVISION: 0 i:                                                                                                                                .
l
 
1 connected flow paths) and the energy addition rate due to other external devices, reduces to the following for each of the two CLBLs CLBL,, where l'= 1,2:          .
                        . d[M x c,x (T-T,,,)]do.Cuq                                    -
                                                                                                                                              ~
dt.                                " "" W "F'C''b                                              '** * "F " b      4.443 I
(sesel=e H,O] Cu(
t-            t
                                                                                                                                                                                .l 1he left-hand side of the fluid energy conservation equation is approximated as follows, where i = 1,2:
l l
J d[M x c, x (T-T,,,)}ng.Cuq = A[M x c,64,,,)],,,,ct,q                                                                                        ]i dt                                                                    - At                                  l 4.4 M    ]
J' A(M x c,x(T-T,,,)]a .Cuq At 1
where:                                                                                                                                                                    1 I
1 A[M x c, x (T-T,,,)]..w.Cuq =                                              A[M x (T-T,,,)]w                                    Coq                                    -l c      x                                                                                                l
                    - At                                                P-na.                          . At                                                                    j q
4.4-45 ka-as,CLB4 ~ Na-:ew CLB(
                                                                  "'                                ~
p.%          warw.CLB(                        ret                              a-1 ga n                a
                                                                                                                          ,Iwww.CLBL, " Tws-Iw.CLB(
P%          www.CLBb                                              g a_g n-n D
1
              )
    ! adap600me-4\t7h 4anos:lt 07319$ :                                              L4 ,413                                                                      REVISION: 0
 
and A[M x c, x (T-T,,,)}_,mq =                    a[M x (T-T,,)},        mq c
At                      P--* x  .
at              .
                                                                                ~h - M,*h                        4.4-46  .
p ,f        mesa.CLS(    ret
                                                                                          . g ,,,g ..g I a.CLB( ~ Im CLBq p_ %        stone.CLB(            g ,, .g 1
1
        'Ihc water specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam table function CPL as follows, where i = 1,2:
I c,      = CPL (PCtaq, T.        .Ctag)                            4 4-47 The steam-specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam table function CPV as follows, where i = 1,2:
c,        = CPV(Pctsq T,,        m q, y ,,,,,m q)                          4.4-48 This completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the fluid energy
    . conservation equation.
On the right-hand side of the CLBL fluid energy conservation equation, the energy addition rate to the fluid due to heat transfer from the CLBL metal is calculated from the CLBL metal energy conservation equation, which is discussed below.                                                                  -
    - Once the metal to-fluid heat transfer rate is known, the fluid energy transport rates on the right hand side of the CLBL fluid energy conservation equation are inferred from a combinadon of the CMT and -
    = CLBL' fluid energy conservation equations, in a manner analogous to that performed for the mass flow rates on the right-hand side of the fluid mass conservadon equadon.
    -/Ihis completes the discussion of the calculations related to the dght-hand side of the fluid energy
    . conservation equation.
t
__q :
: m:We 4un4.-4a.om:itar73195 L                          4.4 14                                          REVISION:' C T -- ._.                                                            -                -
 
4.4.5 Metal Energy Conservation Equations The general metal energy conservation equation, which relates the change in stored metal energy with respect to time (the metal-energy time derivative) to the energy rates in and out (due to heat transfer),
3 reduces to the following for each of the two CLBLs, CLBI,, where i = 1,2:
4,4,49 a                                    d[M x c, x (T-T,,,)],,tcaq "I ~ O ""'""#kC"b          OI "*" '''""'l#" '
dt Due to the fact that no metal thermocouple instrumentation exists in the CLBLs, fluid thermocoupies -
are employed to obtain pseudo-metal temperatures. Each CLBL is divided into two metal segments.
Table 4.4-6 lists the following data required in the metal energy calculations for each metal segment:
fluid thermocouple channel ID for the pseudo-metal temperature, metal mass, outer surface area, and mean surface area. In addition, Table 4.4-7 lists the following data required in the metal energy calculations (which are not on a segment basis): ambient temperature channel ID, insulation thickness, and insulation mean thermal conductivity.
The left-hand side of the metal energy conservadon equation is approximated as follows, where i = 1,2:
d[M x c, x (T-T,,,)].u. cut , A[M x c, x (T-T,,,)]==LCL8L.                4.4-50 dt                              At where:
                                                              "-=%                            T,*,tetsy - T,"$tetsy A[M x c, x (T-T,,,)],,tcaq ~
At                            **'C'8 6    P--aN              t "-t "-'
                                                                                                                      -4.4-51 e
lhe metal segment specific heat capacity at constant pressure is calculated as a function of the metal segment temperature from the metal c, vc 'ts teroperature tabular data listed in Table 4.4-8, via linear
              ' interpolation within the table. No extrapolation at either end is performed; the first and last table points define the applicable range (the first point is [T , c,,el,fux! the last point is [T ,, c,,,,,].
1his completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the metal energy conservation equation.
              - m.W4 Cosec-4\l734w-4anoo:Ib-073195                  4,4 15                                      REVISION: 0 l
 
a On the right-hand skje of the metal energy conservation equation, the total nwtal-to-ambient heat transfer rate is equal to the sum of the individual metal segment metal-to-ambient heat transfer rates,
      .where J = 1,2:
L Ot  w an.ntetsq " [ L Qi            w=* tetato .
The metal segment m metal-to-ambient heat transfer rate is given by the following, where i = 1,2:
Ematets6 - T ,,,,)                      4N-53 9(.=w 6.ml.ctab .
                                                  -(R==    t    tctatu + R==tmeet26) x C    4 J
,  . 'Ihe metal segment m outer surface heat transfer resistance is given by the following, where i = 1,2:
1.0 R ,x , ,ct,y =                                                                    4.4-54    ;
                                            = =.. e ctat a      ==_ _mectsy - ==.ndunectsy l
In the above, the metal segment m outer surface heat transfer coefficient due to convection is given by i
the following, where i = 1,2:                                                                              j l
U,,,,,,ct,y = 0.17 x (lT,,ct3g - T                  l)t'5            4.4-55 l
I and, the metal segment m outer surface heat transfer coefficient due to radiation is given by the following, where i = 1,2:
U,,,,,ct3( = 1.3704x104 x [Tk. tetsy+(T                        +C3)2]              -
x [T,,t,,ct,y+(T,,,,,,+C s}}
. where:
C5= Conversion constant,459.6 (*F to 'R).-
1
    . 'm:We.4u?34w-enos:ttro73195                          4,4 16                                REVISION: 0-u
 
                                                        --_ --= - _ - _ _
                            +
            ' lhe insulation temperature for metal segment m is approximated by the following, where i = 1,2:
T_t, get,q, = 0.1 x T, gag + T,,,
                                                                                                                      + C,      4.4-57:
i
            ' The metal segment m insulation heat transfer resistance is given by tie following, where i = 1,2:
                                                                                                                                            -i
                                                                              -=
                                                                                            "'-**'            '8b                4.4-58
                                                                                                                                          ~
R = L=*LCLB4.
Ameam maantCLB(,x km LamaLCLB('
I Fmally, having calculated both the change in stored metal energy (from the left-harId side) and the metal-to-ambient heet transfer rate (from the right-hand side), the metal energy conservation equation
          > - is rearranged to solve for the metal-to-fluid heat transfer rate. Recall that the latter is used in the fluid                {
energy' conservation equation calculations which were described earlier.
                                                                            .                                      . .                      1
            .This completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the metal energy conservation equation. -
{
l i
h c
:- =Wunaw-am:en195                                                    '4;4-17                                    REVISION: 0 i
m__  A~  m._        -    -._.m.            __              -_-__-___        -__---x._    --_-_.--____--._aw          ~
 
I
                                    ,                      TABLE 4.41
                                  . INSTRUMENTATION EMPLOYED FOR CMT FLUID ' CALCULATIONS                                          I
                                                                                                                                  }
Description                    .CMT1                          CMT2 Leveh - main'                              LDP-507                      LDP$Q2
                            -- ahernase                      > LDP-501 '                    LDP-504                            .
LDP-503 .                    LDP-506                        ,.,
                                                            ' Lop-$os -                    , Lop-508 -          -
Top pressure                                PT-501                      . PT-502
                                                                                              ~, ;                                \
J Temperatures /elev (in.)          TF-501 ~            '0300      TF-504              -0300' (Bonom to top)                  TF-507              21.170 . . TF-510              '21.170' TF-509              37.191--  TF-512            . 37.191' i -                                          IF-513              40.891    TF 516              '40.891i TF-515              43.711    TF-518              43.711 '
                                                  > TF 519              46.531    TF-522              46.531 J
TF-523              49351      TF-526              49351 TF-527 '            52.171    TF-530              52.171 TF-547              54.541'    1F-548              54.541-17-529              56.911    TF-532              56.911
.                  DVI line - flow out lxxtom                FMM-501                      FMM-504 temperature                    TF-549                        1F-550
[i ,
4 I.
l i:,
6 i                                                                                                                                  I l
i i ,.
i I
D man,60he.4\l734w-40. os:lw73195            ~4.4 18                                REVISION: .O IO    -2 1
 
                                                                                                                                        . TABLE 4.4 2 VOLUME VERSUS HEIGHT TABLES FOR CMT FLUID VOLUME CALCULATIONS CMT1                                                                                                                                    CMT2 a            Height '                                                                                        Volume                                      Height      Volume -
(in.)                                                                                          . (in.')                                    (in.)        (in.')
0.00                                                                                              0.0                                    0.00            0.0 3            3.25                                                                                            122.0                                    0.50            69.0 6.25-                                                                                            394.0                                    3.50          293.0
            . 9.25                                                                                            1103.0                                    6.50          1080.0 12.25                                                                                            2009.0                                    10.50          1956.0 15.25                                                                                            3006.0                                    13.50          2942.0 17.00                                                                                            3599.0.                                  15.00          3455.0
          ~ 31.50                                                                                              8888.0                                  30.00          8957.0 36.75                                                                                            10786.0                                  35.00          10763.0 44.25.                                                                                          13484.0                                  42.50          13450.0 48.75                                                                                            15105.0                                  46.625        14960.0.
f        i 51.75                                                                                              16130.0                                  50.00          16049.0 l            54.75                                                                                            17036.0                                  53.00          17060.0 i
!            57,75                                                                                            17704.0'                                  56.00          17706.0 58.90                                                                                            17945.0                                    59.00          17911.0 l
l l
h i
k L
l m:We41n4.-40..on:tw73195 ~                                                                                                                    4,4 19                    REVISION: 0
 
c r
TABLE 4.4 3 CMT METAL WALL THERMOCOUPLE INSTRUMENTAllON Metal Segment                                          CMT1                                                                                          CMT2 1                                      TW-503, TW 501                                                                    TW 504,"lW 502                                                    *
                                '2                                      TW-507, TW-505 -                                                                  TW-508. TW 506
                                '3                                      TW 511. TW 509                                                                    TW 512, TW 510                                                    ,
4                                      TW 515,1W-513                                                                    TW 516, TW 514 5                          TW 521,1W 519 TW-517                                                                TW 522, TW-520 TW 518
: l.    ,
                                <6                                        TW-525, TW 523                                                                    TW 526 TW-524 7                                      TW-529,1W-527                                                                    TW-530,1W-528
:8                                        TW 533, TW-53i                                                                    TW 534, TW-532.
9:                                      TW-535,1W-537                                                                    TW-538, TW-536 10                                      TW-541, TW 539                                                                    TW 542, DV-540 i
i1                                      "lW-545, TW-543 '                                                                TW 546, TW 544 11                          TW-551, TW 549, TW-547                                                              TW-552,1W-550, TW-548 13                                      TW 555 TW-553                                                                    TW-556. TW-554 l
          ' Note:                                                                                                                                                                                                              !
Thermocouples for each metal segment are listed in the following order: inside surface, centerline (if applicable:                                                                                                  1 only if three thermocouples are listed), outside surface.
e l
I i
: nee 4un4 4a.o.ilM73195                                            . 4.4-20 _                                                                                                                      REVISION: 0 l
__  e m_  _____._________a -
                                                                                        . _ _ _ . _ . _ -. _ _ _ . _ _ _ _ - . _ _ _ _ _ _ - _ _  _____-_____._.--___._.___-.-~_-_.__.m_.--._am_____.--_--_u___
 
TABLE 4.4-4 INSTRUMENTATION EMPLOYED FOR CLBL FLUID CALCULATIONS
                                                                                                                                                          =          l Description                    CLBL-1                                                                CLBL 2 l
1 2      Level                                      LDP-509                                                              LDP-510 Temperatures: bottom                        TF-533                                                              HPS2013 top                      TF-531                                                                TF-546 a-Pressure                                    Irr-501                                                                Irr-502 TABLE 4.4 5 VOLUME VERSUS HEIGirr TABLES                                                                                                      ;
FOR CLBL FLUID VOLUME CALCULATIONS                                                                                      _
l CLBL 1                                                            CLBL-2 Height -              Volume                                          lieight                                      Volume (in.)                  (in *)                                          (in.)                                            (In.')
0.000                    0.000                                        0.000                                        0.000 11.000                  16.453                                        9.000                                          13.461 44.440                  49398                                          38.440                                        42.465
!            45.560                  66.147                                        39.560                                        55.765 47375                    85.687                                        41.500                                        75316 50.815                  108.477                                        44.000                                        90.298 51935                  158339                                          48.191                                        124 337 75.250                  181.449                                        49309                                        147.629 o
78.693                218.059                                          74.500                                        1723 87 80.000                257.284                                          77.000                                        196.405 l
l-                                                                                    78.949                                      209.478 80.000                                      225.046
)
I I
awmue-am4w 4anoo:iho73195                    4.4 21                                                                                        REVISION: 0
 
TABLE 4.4-6 DATA FOR CLBL METAL ENERGY CALCULATIONS (PER SEGMENT)
CLBL-1 Metal Segments Pseudo-Metal                      Outer Surface        Mean Surface Temperature ID      Metal Mass .        Area -                Area -
Metal Segment                    (*F)          (Ibm)            (ft.8)                (ft.8) 1                    TF-533            42.9            9.03                  5.82        ,
2                      TF-531            42.9            9.03                  5.82 CLBL 2 Metal segments Pseudo-Metal                      Outer Surface        Mean Surface Temperature ID      Metal Mass          Area                  Area Metal Segment                    (*F)          (Ibm)            (ft.8)                (ft.')
1                    HPS201-3            31.9            6.00                  5.16 2                      TF-546            31.9            6.00                  5.16
-                                                    TABLE 4.4 7 DATA FOR CLBL METAL ENERGY CALCULATIONS Description                        CLBL1                          CLBL 2 Ambient temperature ID                          TF-006                          TF-006
('F)
Insulation thickness                              1.0                            1.0 (in.)
Insulation mean thermal                          0.31                          0.31 conwiuctivity
((Btu-in.)/(ht.-ft.2, p))
m: Wee 4u?34w-40,nce:iko73195                    4,4 22                                  REVISION: 0
 
TABLE 4.4-8 SPECIFIC IIEAT CAPACITY VERSUS TEMPERATURE TABLE FOR CLBL METAL ENERGY CALCULATIONS Metal e, -                        Metal Temperature
[Beu/abm *F)]                                ('F) 0.1085                                      70 0.1109                                    100 0.1175                                    -200 0.1223                                    300 0.1256                                    400 0.1279                                    500 2
0.1297                                    600 5
o mW4unaw-4a on:150n195 _              4.4-23                          REVISION: 0
 
4.5 In Containment Refueling Water Storage Tank For the AP600, the in-containment refueling water storage tank (IRWST)is a reservoir of coolant held inside containment at ambient containment pressure. Once the reactor coolant system (RCS) has been -
7 depressurized by actuation of all four stages of the automatic depressurization system (ADS), the IRWST inventog flows to the core by gravity through piping and valves connecting the IRWST to the direct vessel injection (DVI) lines. %e IRWST injection phase continues until the IRWST inventory is depleted, and recirculation of the containment sump inventory through the RCS is initiated.
He OSU test simulated the IRWST with a tank and associated piping. In addition to piping and valves connecting the IRWST to the DVI lines, the IRWST simulation accounted for the following AP600 features:
* A sparger to distribute flow from ADS 13 to the IRWST
* A submersed heat exchanger to simulate the operation of passive residual heat removal (PRiiR) during simulated events
* An overflow line between the IRWST and the containment sump tank to simulate the interaction of the IRWST directly with the sump ne operation of each of these features is accounted for in the mass and energy balance performed for the IRWST simulation.
4.5.1 General Mass and Energy Balance Formulation The general mass balance equation for the IRWST is expressed as:
dM**" = N!m -ma      Si    - Niom, - Ki mwn m                        4.5-1
)
where:
M                =    Mass, Ibm
                      $1              =    Mass flow rate, Ibm /sec.
t                =  Time, sec, and the subscripts:
ADS              =  Mass flow rate, both vapor and liquid, from automatic depressurization system (ADS) 13 separator magwxwc4tmwaino :id-073 95                          4.51                                  REVIs!ON: 0    ,
 
STM VENT          = ' Vapor mass flow rate exhausted fro n IRWST through FVM 701 '
OVRFLW            =    Liquid mass flow rate through IRV ST overflow line measured by FMM 703 IRWST INJ          = Total tuass flow rate injected froir. IRWST through both injection lines -
                                                                                                                  ~*
Sirallarly, the general energy balance on the IRWSTis written as:
                                                                                                                    ~
                                  =Q ,,+'Ma , - Nim , h, - som, h, - Mswnw h                                        hawnnu            4.5 2 where:
c,                =    Specific heat of water, Btu /(Ibm 'F)
T                  =    Local liquid temperature, 'F hr                =- Enthalpy of water'(liquid), Bru/lbm h,                = = Enthalpy of steam (vapor), Bru/lbm
            .Qma                =    Heat addition rate from PRHR, Btu /sec.
and the subscript:                                                                                                  ,
l j                  =  Control volume within the IRWST associated with axial thermoccuple                    I I
locations I
All other parameters and subscripts are as previously defined. The IRWST simulation may experience four modes of operation:
Case 1:      IRWST inventory is subcooled; ADS has not been actuated; there is no overflow of' IRWST inventory, Case 2:      At least some portion of the IRWST inventory is saturated (due to actuation of              -
PRHR); ADS has not been actuated; there may be overflow from the IRWST.
Case 3:      At least some portion of the IRWST inventory is saturated; ADS has been actuated;          ,
both PRHR and ADS coergy is added to the IRWST.
Case 4:      After ADS actuation, IRWST inventory is injected into de primary system.
  ' Ihe simplification of the general mass and energy balance equations for the four cases identified above follow.                  -
: m:Wn4 -45 =:lt>473195 '                                4,$.2                                  REVISION: 0
 
          ,1                            e                                                                              +
f4.5.2 Case 1 :
            . For this case, there is no Ikl uid or vapor flow' out of the IRWST, implying' the following:
ps
* No injection flow from the IRWST
* No liquid swell (due 'c heating) that provides for li. quid flow through the overflow lines
                    .-    No steam generation and, therefore, the bulk liquid temperature of the IRWST inventory is lower than its saturation temperature (T, < T 4T) .
c Accofding 'to the first two items, measured flow from the IRWST is given as:
i.
                                                                                                                    =4.5-3 Mmu-to:"Mmu.to2 *Meuw-70s"Mevu-7oi =0 r
where the subscripts:
FMM-701        .=      Flow meters in this containing both liquid and vapor flow from the IRWST FMM-702 FMM-703L
                  ~ FVM-701 All other parameters are as prevh,usly defined.
Witti no mass entering or leaving the IRWST, it follows that the time rate of change in mass of the                  1 IRWST is deficed as-dM a rr g                                              m dt a
Under these conditions, the energy balance on the IRWST is expressed es:
a.
                                                        ~
{ M,c,dTi ,Q'"""                                            4.5-5
                                                            . dt                                                                ,
1 1
l 1
I
          - manp600=o.4un4 -45.mos;'b.073195                    4.5-3                                    REVIslON: 0
                                                                                                                                  )
                                                                                                                                  )
a
 
f          ,
m
,                        The fluid thermocouples used in calculating the mass inventory of the IRWST and their respective -
elevations referenced to the top of the ceramic filler in the IRWST are given in Table 4.5-1. 'Ihe -
                    / difference form.of the preceding equation is:
T M, c, AT; = Q,,g,h                                      04
                    ' Liquid mass inventory of ths IRWST is then calculated as follows:
Step 1:          Calculate a temperature-compensated water level in the IRWST using outputs from level .
tran=6xer LDP-701 and the thermocouples identified in Table 4.5-1 as input to the                  ;
                                        . subroutine developed to' perform this calculation.
L Step 2:          - Calculate a pressure and density gradient for the wat:r inventory in the IRWST using .
outputs from total pressure transduca PT-701, the compensated level measurement, and
                                        . the thermocouples identified in Table 4.51. This is accomplished as follows:
First, the IRWST tank is divided into regions. Located in the middle of each region is ~.
one of the thermocouples identified in Table 4.51.~ 'Ihe boundary between adjacent
                                ,          regions is defined as the midpoint between adjacent thermocouples. 'Ihe bottom boundary of the region at the bottom of the IRWST is the top surface of the ceramic
                                        - filler. Tne top boundary of the region at the top of the IRWST is the top of the IRWST.            -]
1 I
Next, water column in the IRWST is partitioned into the regions defined above. In the event that the water level resides in a region, but is below the thermocouple in that region, then the height of water in that region is applied to the adjacent region.
                                          'Ihen, the pressure recorded by instrument PT-701 is applied to the top surface of the IRWST inventory and assumed to be representative of the pressure in that region. The                ;
liquid density in the first region is calculated as:
p, =p(P3 ,T i)                                      4.5-7 where Pi is the pressure measurement ofinstrument I'r-701 and Ti is the first                  -
thermocouple below the surface of the compensated water level. The pressure at the top of the next lowest region is then calculated as:
: 1.                                  P, =P;,i + 8 p3.i Az3 .3                                4.5-8.
              ,                                                                    E.
j        ,
e
                    ; m:Wun4ns => :16.on195.=                                    4.5-4                                  REVISION: 0.
r l
l
 
i
:        N 4
Ewhere:
P        =-  Pressure, psia
                                    -g      '=    Gravitational acceleration,32.2 ft/sec.2
[                                  ge      -=    Co'nversion constant,32.2 Obm-ft.)/ Obr ,sec.2)
Az      =. Height of water in a region, ft.
                              %e subscript j is as previously defined.
7 he calculations defined in Equations 4.5-8 and 4.5-9 are repeated for each of the regions in the IRWST that are below the compensated level indicated by LDP-701.
          ; Step 3:          Liquid mass in the IRWST is then calculated as the sum of the masses of each region:
M mwer *[Pj(z)  V                                    '4.5-9 where:
                                  ' V(z)    =  Volume of the IRWST as a function of height from the top surface of the ceramic fill in the bottom of the tank
: All other parameters and subscripts are as previously defined.
4.5.3 Case 2
          - In this case, the IRWST liquid inventory is warmed sufficiently due to PRHR so that the liquid                  ,
volume has swelled above the overflow line. He temperature of the IRWST inventory at or near the top of the IRWST is expected to be at or near saturation. Hus, there may be both liquid and vapor flow out of the IRWST. His situation may be described as:
o
                  *:    Dere is no injection flow from the IRWST.
* Liquid flow may occur through the overflow line, measured by FMM-703, due to volume swelling resulting from heating.
=                  =    Ecre may be steam generation, measured by FVM-701.
s From these three conditions, the mass balance on the IRWST given by Equation 4.5-1 is simplified as:
dM mwrr , _ g m,m      _g      ,,                          4.5-10 L
m:\np600 ee-4\t734w-41 on:ligri3195 '                  4.5-5                                REVISION: 0
 
      , ,              .                ,    .    -.                    , . . -                .-      .~  _,.    .
lc t
All variables and subscripts are as previously defined.~
    ;        z Noting that the left-hand side of the previous. equation may be' approximated as a difference:
(
dM,,y j Mawn., - Mawn. i-s                            4.5-11 dt                t, - t .3 i -
;              wheie the subscript:
l'                =. Index of data and time arrays The mass depletion of the IRWST may now be written as:                                                          i Mmwn. i = Mmwn. i-i  -M rvu-7oi. i At - spuu .y, , At-          4.5-12' t
            - At = t[- t,.i and all other parameters are as previously defined.' ' Density and enthalpy of vapor and liquid flow are evaluated using the outputs from the following instruments:
4 1
l                                                              Pressure                    Temocrature
<                                                                                                                              ?
Vapor (steam)                      PT-701                      TF-722                          i e                                                                                                                              I Liquid (overflow)                  PT-701                      TF-723 The units of measttrement for the vapor and liquid flow meters are ft.8/sec. and gpm, rt.spectively,
~
The vapor mass flow is calculated as:
M rvu-7ai " P n-toi. n-mis nu-7oi.      mm 4.5-13 where the subscript:                                                                                          *i INST.              =    Instrument reading
            - All other variables and subscripts are as previously defined.
Similarly, the liquid mass flow rate is calculated as:
4
                                                      'M euu-m = C, p n-7oi. n-m> S pu-7n      mm                4.5-14
                                      <                                                                                        i
  \<
            ' m.Wm4w-45. mon:IbO73195 '                                  4,5-6                              REVISION: 0 1
I
                                                                                                                              .I
 
                    /'
where:
              -C                  .=    Conversion constant, I ft.'/sec/448,86 gpm
  ..      sThe rate of energy transfer associated with the IRWST inventory is simplified from Equation 4.5-2 and nexpressed as:.
  *                                        - { M c,M i = Qenan -Mm aosh-M                              4.5-15 3
s    nwnos ,h .
                                                .g
: The difference form of the previous equation is written as:
{ M, c, AT3 = Q,,,, At .-$%,,,, h, At - M,.,o3h,At                4.5-16 4.5.4 Case 3 In this case, the operation of the ADS increases the mass in the IRWST. Also, operation of PRHR and the ADS may heat up the IRWSTinventory. De combination of added mass and inventory .
heatup may cause the IRWST liquid volume to swell to above the overflow line. De temperature of the IRWST inventory is expected to be at or near saturation, and not all ADS flow may be condensed.
Thus, there may be both liquid and vapor flow out of the IRWST, implying the following:
                  -      There is no injection flow from the IRWST to the DVI line.
* ADS flow, possibly both steam and water, is being exhausted into the IRWST.
* Liquid flow may occur through the overflow line, meanred by FMM-703, due to volume swelling resulting from heating.
P .:            *  ' , Dere may be steam generation, measured by FVM-701.
From these four conditions, the mass balance on the IRWST is given as:
dM "MAos -M mooi ~M au-tos                        4.5-17 ll De ' ADS flow may consist of both vapor and liquid components:
: $, = M,, + M,,,                                    4.5-18
        . m@me.4ut34e45. : tun 3:95 -                          4.5-7                                REVISION: 0 1
1
 
where:
FVM-601        '=    . Vapor flow me:er doe 1: stream of ADS 1-3 separator FMM-601          =  ' Liquid flow meter downstream of' ADS 1-3 separator Expressing the left-hand side of Equation 4.5-18 as a difference and expanding, the liquid mass inventory of the IRWST is calculated as:
                      ,n, , = Mawn. s + Mrvues, , At + s,uu y,,, At -syu ,,,,,, At - A m    .,  , At        4.5-19
:M
      ' All' parameters and subscripts are as previously defined. Similarly, the energy balance for this case may be written as:
                                              '=Mrvu i h, + M,uu,; h, - M,yu ,o, h, - Mpuu.,a h,            4.5-20 The enthalpy of the vapor and liquid components of the ADS flow, measured by FVM 601 and FMM-601, respectively,is evaluated using the ASME steam table routines and data from the following instruments:
Pressure                Temocrature Vapor phase                      FT-605                  'IF-617 Liquid phase                      FT-605                  TF-616
        'Ihe difference form of the energy equation is written as:
{ M, c, AT, = Myu,, h, At - Mruuei h, At -M,yu.,oi h, At - s puy .,a h , At            4.5-21 4.5.5 Case 4 This case occurs late in the transient; PRHR is no longer active and ADS 13, while open, have low flow. While there may be some steam venting of the IRWST volume, there is most likely no liquid            -
overflow. At this time, the IRWST may be injecting into the DVI lines. The mass balance on the '
IRWST is given by Equation 4.51 where:
4.5-22 Mmwnim"Meuw-vot + Mruu        7m
  +-
      ' mAap600sec-4\l734w-45.aos:Ib473195 ~                  4.5-8                                    REVISION: 0
 
: The mass balance for this case is expressed as:-
Mawsr, , = M,,37,;_, + s pyy ,,, At + spuy ,3, At - spyy .,oi, At - smy
                                                                                                  . 3, At -
                                    -svuu ,oi, At - kmy., gat                                                4.5-23 Similarly, the energy balance is written as:.
                              -        P i=s m    ,h,+M ,h,-M                ,hy-M ,m,      h
                                                            - s yyy ,7o3 h, - Mmu,,, h,                      4.5-24
: Expressing the preceding equation in its difference form:
{ M; c, AT, = ($,yyy, h, + Mmy , h, - spyy ,7o, h, 4.5-25
                                        -Meuw-7mh , - Meuw-toi h, - M,yu,,, h,) At 3
maarthe-.ntn4 45.non:150n195                      4.5-9                                    REVISION: 0
 
TABLE 4.5-1' IRWST MASS AND ENERGY CALCULATIONS IDENTIFICATION OF FLUID THERMOCOUPLES AND ELEVATION Elevation"              ,
              .Inder                        Thermocouple ID                                    (in.)
                .1'                            TF-701                                        1.00
                ~2                              TF-702                                        8.99                .
3                              TF-703                                      16.97 4                              TF-704                                      26.85 5                              TF-705                                      36.73 6                              TF-706                                      46.61 7                              TF-707                                      56.49 8                              TF-708                                      6636 9                              TF-709                                      76.24 10                              TF-710                                      8736                _
11                              TF-711                                      98.47 12                              TF-712                                      109.59 l
Note:
(1) Elevations referenced from top surface of plate in bottom of IRWST tank and run vertically upwards.
1 1
m:\ap60maec 4\l734w 41aoa:1b-073195                4.5-10                                      REVISION: 0
 
4.6 ADS 13 Separator.~
    <        The ADS of the AP600 desir,n provides a means of depressurizing the RCS in a controlled, staggered manner through the use of four pairs of valves, with each valve pair sequenced to open at different g          - primary system pressures.' The first three pairs of valves, called ADS stages 1,2, and 3 (ADS 1-3), _  ,
            -are located in parallel piping paths running from the top of the pressurizer to the IRWST. 'Hiis        ?
            - portion of the ADS system operates independently of the fourth and final stage of the ADS.
The ADS 1-3 flow path was simulated in the OSU test facility by three valves (one valve each having a scaled stage 1, stage 2, and stage 3 flow area), a steam / water separa:or tank, a vortex (vapor) flow meter, a magnetic (liquid) flow meter, and associated piping. During testing, flow through the :
            - ADS 1-3 flow path was measured by separating the vapor and liquid components of the flow,
            ; measuring the flow rate of the component flows, recombining the' flows, then directing'the total metered flow to a sparger located in the IRWST.
Flow'through ADS 1-3 of the test may be calculated as:
SADS 1-3
* ADS 1-3, f +    ADS l-3, g
* i gt f
            - where:
M            =  Mass, Ibm
                        -M            =  Mass flow rate, Ibm /sec.
                          . t'        '=  Time, sec.
and the subscripts:
f            =  Liquid phase of water
                        .g            =  Gaseous phase of water ADS 1-3      = Stages I through 3 of the ADS system
  ,.                      SEP~        =  Steam water separation tank for ADS 1-3 Energy is transported out of the primary system by both the vapor and liquid flows. Also, the stored energy of the ADS 1-3 separator inventory may change due to changes in the amount ofliquid and vapor in the separator, changes in temperature and pressure of the liquid or vapor inventory in tise i
I mwin4 11.non:n om95'.                                4.6-1                                    REVISION: 0 6
 
q a.-
separator, or a change in the temperature of the separator tank metal mass.1 Accounting for these
        -. terms, ht e energy rate equati onf or ADS 1-3 flow may be expressed as:
                                                                                  ^8      *
                                  'QADS 14
* hADS 1-3. f
* Os 3 3, g + Cp t,
7
                                                  ~ Q osia,usrAl. ~ OADS 1-3. AMB                                                        4.6-2 ,
A
        'where:
                  - cp                =  Specific heat, Btu /(Ibm *F)
Q                '=  Rate of energy transfer or transport, Bru/sec.
T                  =  Temperature, *F F
      ,  and the subscripts:
METAL            = Metal mass of the ADS 13 separator tank and associated piping                                              j
              ,    AMB:              = Energy loss to ambient environment All other variables and subscripts are as previously defined.
4.6.1 ADS 1-3 Separator Liquid Inventory                                                                                                  l The ADS 1-3 separator is, in its simplest form, a tank. Liquid inventory in the ADS 1-3 separator is monitored by a level transducer. The functional steps and associated system of equations for operating                                    ;
on the output from the ADS 1-3 separator level transducers to calculate liquid mass in the ADS 1-3 steam / water separator tank follows:
Step 1:          Compensate the readings from the ADS 1-3 separator level transducer listed Iri                                          ,
Table 4.6-1 to account for temperature differences between fluid in the separator tank and fluid in the reference leg of the instrument line. The local pressure and fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified in                                      ,
Table 4.6-1.
M
        - mW1734w ll.nos:ltM3195                              4.6 2                                  REVISIm: 0
 
4
            ' Step 2:'          The local pressures and temperatures identified in Table 4.6-1 are used as inputs to the
                              - ASME steam tables to calculate the density of the liquid and vapor in the ADS 1-3 separator:
pm, i.3, , = p, (PT-605, TF-616) p 3 i.3,, = p, (PT-605, TF-617)                                4.6-3
          ~ where:
p                  =  Density, Ibm /ft.8 FT-605 :            =- Data channel ID for local pressure measurement in the ADS 1-3 separator tank TF-616              =  Data channel ID for local liquid temperature measurement 'F TF-617              =  Data channel ID for local vapor temperature measurement, 'F All subscripts are as previously' defined.
          ' As identified previously, both liquid and vapor flow meters have an associated local fluid temperature used to evaluate the thermodynamic properties of the liquid and vapor phases in the ADS 1-3 separator..
Step 3:          Using the compensated liquid level and the ADS 13 separator volume as a function of height, determine the volume of liquid in the ADS 13 separator as:
Ves i-s se, e = V(1), i,3,, x LDP-610cour                            4N where:
V                  =    Volume, ft.5 V(1)                =    Volume of the ADS 1-3 separator as a function of elevation, ft.8/ft.
LDP-610 coup        =    Compensated fluid levels data from level transducer LDP-610, ft.
            'Ihe subscripts f and ADS 1-3 SEP are as previously defined.
1 Step 4:          Liquid mass inventory in the ADS 1-3 separator is now calculated as:                        l t
M33, 3 3 3,, , = p g, i.3, , x V,3 ,.3 ,,, ,                      4.6-5 m:WID4w-l1.aomitM195 '                                4,6 3                                  ' REVISION: 0
 
m_
                                                                                                                              ;f_!
w      4
                                    .t 1
                                                    ,. .,        t 1
                      - - .LAll parameters and subscripts are as previously defined.1 Vapor mass in the' separator is then calculated
                      . as:            y                                        1                          +
                                                                                                                                                        ^
M33,,_3 , ,,, = p ,3,,4 , x (VAos :-s se, wrl .- V,3, 3 3,,, ,) -
                                                                                                                                                ~.4.6-6  _,
        ~ #            where the' subscript:
                                                                                                                                                            =        ,
LTOTAL                        = 1 Total volume of ADS 1-3 separator; ft.8' I
:All other variables and subscripts are as previously defined.
Step 5:              The rate of change in mass inventory of the break separator tank may be approximated                                  i
                    ,                      . by differencing two consecutive calculated values ofliquid and vapor mass.
dM40s          -3 se          AM 43,    -
i .3 ,,    , M,3, 3 3 ,,, ,, , - MAos :-3 se. t. i.:
                                                          . dt                    At.                            t, .- t,,,
                                                                            .MAos :-3 se. i:- MAD 8 8-8 85 8 '*3                                4.6-7              ,
t, - t,,,                                                          i l
where the subscript:
;                                1~                          =      Index of data and time arrays
                      ~ All other parameters and subscripts are as previously defined.
                      - 4.6.2 Steam Flow Rates                                                                                                              -'
                      'Ihe density of steam in the ADS 1-3 exhaust line, evaluated using the pressure and temperature inputs from the data channels identifled in Table 4.6-2, is used to calculate the steam mass flow rate through
                                                                                                                                                          ~
                      - the ADS 1-3 valves as:                                                                                                                      l
,                                                                                                                                                                    1 I
4.6-8
                                                                        ..M,,,, . = q x p,3, 34, x M gm              ,
i m:W1734wdlisonitt>473195:                                              4.6 4                                      REVISION: 0
: r.          ~
2, l    {'            l+-                            5 n                                                                                                                                          ,
                                                                                                                                                      'I m                      ,
Twherel                          ,
                                                                                                                                              .      :]
                                        +,                                      .
:C'  2            ,
4=      . Conversion constantc1 min 160 sec.
g                    ,          -s
                                                                    = ? Volumetric flow, ft.8/ min.E                                                      i J.
[and the subscript::                    ,
{'
m .        . . .
3FVM 601!            >= , Instrument channel ID for steam vapor flow meter in line between
                                                                        ' ADS Ikseparator ind sparger
                              '4.6.31 Liquid Flow Rates; Liquid from ADS 1-3 is ducted from 'thel separator through a magnetic flow meter into a header where-                1 H
ilt is mixed with steam' flow before passing to the sparger in the IRWST. Mass flow from the ADS 1-
                            ) 3 separator to the sparger is calculated as:
                                                                                                            ...                            4.6-9
  *                                    ~
Mm ,      C, x p    3 3, , x M%g.
t..
: where:
        ,                                    C. 3 L= Conversion constant,'1 ft.8/sec./448.86 gpm o
L and the subscript:.
FMM-601                =    Instrument channel IDf' or liquid flow meter in line between ADS 1-3.
separator and sparger k                              All parameters are as previously defined but the volumetric IIquid flow is in units of gallons per minute.(gpm).
    -:                      . The density of the' liquid passing through the flow meter is evaluated using data from the pressure and
      ,                        temperature instruments identified in Table 4.6-2.
t4 s T
                            ,          w 4
                            > mA peamt734.11. :tb-073195 ;.                                  J4.6-5                                  REVISION: 0 -
x
_hk                _
 
l 4.6.4 Total Mow Rate                                                                                            I
        )'Ihe total liquid and vapor flows through ADS 1-3 are then calculated as:
                                                                                                                        .i l
MA  8 i-1 r                  ' 4.6                                                                        +-
MADS:-3.t = sruue                - At I
MADS l-3, s - "          #
8    '8                  4'5 ll N @l 4          - .
4                                                  . .
      . xThe total flow through the ADS is then calculated as:
M Aos 3 3    =AADS l-3, f +    ADS l 1 g i
        'Ihe total mass flow rate is integrating step wise over time to calculate the total mass inventory passed by the ADS 1-3:
'                                            Mio, i .3 = { (Rads :-x Tota!.                                4.6-13 At) i All variables and subscripts are as previously defined. The flow quality of the ADS 1-3 flow is also
:        calculated as:
l g^DS'-28 X=                                                  4.6-14 M ADS l-3 Tota!.                                        '
where:
X                =    Flow quality All other variables and subscripts are as previously defined.
nW734w 11.nos:1b.073195 -                            4.6-6                                  - REVISION: 0 I
 
                            ,.I ..          I i _=
                        .4.6.'5.1 Energy Balance
                    ,                                                                                                                                                    t
                      ' Energy flow through the break separator consists of the following:
p                                    *  .          - Rate of change in stored energy of the ADS 13 separator liquid inventory
                                    - *-              Energy. transport rate from the ADS 1-3 separator by exiting steam flow :                    . . .
                                                                                                                                    ~
                                    *-            iEnergy transport rate from the ADS 1-3 separator by exiting liquid flow .
                                    ~*
                                        ;          l Rate of change in stored energy of the ADS 13 metal components 5
                                    '*              . Rate of energy loss from the ADS 13 components to the environment
                        'Ihe expressions' for evaluating these five energy transfer or transport terms are developed in the            '
                                                                                                                                                                          ~
following' sections.'
                        '4.6.5.1( Rate of Change in Stored Energy of the ADS 13 Separator Liquid Inventory..
I'Ihe rate of change of energy in the liquid in the ADS 1-3 separator may be expressed as:
d(M,3, i.3 3,, T) eP dt-
      ,      s
                                                        - d(M              i.3 ,,,, ,) + .                        d(T,)
                                      = cp ,, T'                                            r. t Ms 1-3 ser. '
A dt                                          dt                                                  7
                                      +c.T.P
                                                                    ^ 8 ' ' '
* dt              + c"'
* M^ 8 ' '' 88"' 8    dt 4.6-15 x
All variables and subscripts are as previously defined.
Expressing the previous equation as a difference and solving for consecutive data, the rate of change of energy of the fluid in the ADS 13 separator is calculated:
A(M ,3,i.3,,, U c,                          ,
                                                .          A(Min, i.3 ,,,, ,) .                                    A(T,)
a c ..p ., -Tt                                    +
                ,                                                      At,                  "''    #D8 I'' 8'"* '    At n.
                    , mnap600.1734w 11.nou:ll>073195                                                  ,4.6-71                            REVISION: 0 i:                                    .;
t
: t.                                                        1                                                -
* v
 
          ,                .      . ~ . .        .-    .                - -                  .        . . .        -.
d                                            .
4 gy      4 , '
7
                                                    ^"*''''"'*
                              ' +c.g    T P                            (c. MADS P      1-3 $EP. g                                                  j 3          gg                                    gg                            ..
4.6 16 ~-
                  - All variables and subscripts are as previously defined. The specific heats of the liquid and vapor
                                                                                                  ~
phases, ce ,, and ce ,, respectively, are evaluated using the outputs of the data channels identified in
: Table 4.6-2.                                                                                                      ,
;                : 4.6.5.2 Energy Transport Mate from the ADS 1-3 Separator by Exiting Steam Flow -
j 4                ' Thd enthalpy of the steam exhaust from the IDS'l-3 separator is determined using the output from
                                                                  ~
,                    the pressure and temperature sensors associated with FVM-601 (Table 4.6-2):
h,yy,,,, = h, (FT -605, TF-617)                              4.6-17 i
j                    where:
i F                            . h, = Enthalpy of steam, Btu /lbm                                                                            j 4
FVM 601 is the data channel ID for the ADS 1-3 vapor flow meter, and FT-605 and TF-617 denote -
                  - the vapor pressure and temperatures, respectively, associated with that flow meter.
The rate of energy transport of the ADS 1-3 flow due to the steam component, then,is expressed as:
:                                                                                                                                          l L                                                                                                                                          1 QAD$ l-3.3    *            *h FYM W1.g                  4'6-l 8 AD$ I-3.3 i'
J All parameters and subscripts are as previously defined..                                                            ,
4.6.5.3 Energy Transport Rate from the ADS 13 Separator by Exiting Liquid Mow                                          !
s
                                                                                                                                        . i
                    'Ihe enthalpy of ADS liquid flow is determined using the output from the pressure and temperature                        !
sensors associated with FMM-601 (Table 4.6-2):
h,uu,,,, = h, (PT-605, 'IF-616)                              4.6-19 1
1 where:
1 hi = Enthalpy ofliquid, Btu /lbm arW1734w 11.non:15073195                                    '4.6                            REVISION: 0 1:
 
t' f
1 FMM-601 is the data channel ID of the ADS 1-3 liquid flow meter, and PT-605 and TF-616 denote i- the data channel ids for the liquid pressure and temperatures, respectively, associated With that flow
                  ' meter, ,
                    . 'Ihe rate of energy transport due to ADS 1-3 liquid flow, then, is expressed as:
O' ADS 1-tf "                  h,uy.,og , .                  - W O.
:cy                                    ,
ADS I-l' f--
                      ' All parameters and subscripts are as previously defined.
4              L4.6.5I' Rate of Change in Stored Energy of the ADS 1-3 Metal Components I                  : The change in stored energy'of the sump tanks and associated piping may be expressed as:
'                                                                                                d(TADS 1-3 MErA            4.6-21 QADS 1-3 METAL.    = c P. METAL MADS 1-3 METAL -            gg a
                    'where the subscript:                                                          ,
METAL                =. Metal mass of steam / water separator tank and all associated piping of ADS 13, Ibm L                      .
i
                  ' All other parameters and subscripts are as previously defined. Temperature data from data channel
                    .TW-601 are used to calculate the rate of change of stored energy in the ADS 1-3 separator metal mass.
4.6.5.5.- Rate of Energy Loss from the ADS 13 Components to the Environment u
                  - Piping between the ADS 1-3 valves and the separator, and between the separator and the IRWST were
                  . provided with heat tracing. This had the effect of off setting any energy loss to the ambient Q                    cnvironment. '*Ihus, for the purpose of evaluating the rate energy loss from the fluid to the ambient environment (through piping) of the ADS 1-3 piping:                                                              *
                                                                          ..QAMB m 0.0                                      4.6-22 i.
                - mange 0lN734w.t!.noo:Ib473195                              4.6 9                                  REVISION: 0.
k
 
l l
TABLE 4.61
                            ' INSTRUMENTATION TO BE USED FOR ADS 13 LEVELS INSTRUMENT CORRECTION Level              Pressure              Fluid      e Location                Function          Transducer            Transducer        Temperature 4
ADS l 3                  Density -          LDP-610                PT-605              TF-616 Separator            compensation of
* levels data i
TABLE 4.6 2 ADS 13 SEPARATOR STEAM AND LIQUID PRESSURE AND TEMPERATURE INSTRUMENT CHANNELS Flow Meter                    Flow Meter                                    Temperature Channel Description                  Channel ID          Pressure Channel ID              ID i .
ADS 13 separator                  FVM-601                  FT-605                    TF-617 steam flow ADS 13 separator                  FMM-601                  Irr-605                  TF-616 liquid flow -
t 4
maap600\l734w.l!.noa:lb473195                      4.6-10                                  REVISION; O
 
4.7 ADS-4 Separators The ADS of the AP600 design provides a means of depressurizing the RCS in a controlled, staggered manner through the use of four pairs of valves, with each valve pair sequenced to open at different F    primary system pressures. Mass, flow, and energy calculations associated with the first three pairs of valves, called ADS stage 1,2, and 3 (ADS 1-3), are described in Section 4.6. A redundant fourth pair of valves, called the ADS-4, are located on each of the two hot legs and exhaust directly to 7  - containment atmosphere. The ADS-4 valves are used to complete depressurization of the RCS to near containment pressures.
The ADS-4 flow paths were simulated in the OSU test facility by a valve, a steam / water separator tank, a vortex (vapor) flow meter, a magnetic (liquid) flow meter, and associated piping condng off of each of the two hot legs. During testing, flow threugh the two ADS-4 flow paths was measured by separating the vapor and liquid components of the flow, measuring the flow rate of the component
  .;- flows, recombining the flows, then directing the total metered flow to a simulation of the containment sump.
  . Flow through each'of the ADS 4 flow paths may be calculated as:
                              $ 40 s 4-x "MAos 4-x un + MAos 4-x sm +            d where:
M                =      Mass, Ibm s              =      Mass flow rate, Ibm /sec.
t                =      Time, sec.
and the subscripts:
ADS 4            =      Foutth-stage ADS X                = -    Hot leg to which the flow path is connected where:
X =lHL-1 2HL 2 LIQ              =      Liquid component of ADS-4 flow SEP              =      Steam water separation tank for ADS-4 STM              =      Vapor (steam) component of ADS 4 flow mAap6(XA1734w\sec-4\l734w.47.non:'Ib-073195 '        4.71.                                    REVISION: 0
 
h The total ADS 4 flow rate is then calculated as:
Mros 4
* MADS 4-1 +
ADS 4 2 4*7~2 All variables and subscripts are as previously defined.
                                                                                                                        -A    ,
Energy'is transported out of the pdmary system by the ADS 4 vapor and liquid flows. Also, the
: stored energy of the ADS 4 separator liquid inventory may change due to a change in the amount of
: liquid in the separator, a change in temperature of the liquid inventory in the separator, or a change in the temperature of the separator tank metal mass. Accounting for these terms, the energy equation for one train of ADS 4 flow may be expressed as:-
d ( M,os ,_x ,,, T, )
QAD$ 4-X " OADS 4-X UQ + OADS 4-X STM + P            dt                      4.7-3
                                                      - O sAD4-x MerA!, ~ OADS 4-X AMB where:
c,-            - =    Specific heat, Btu /(Ibm *F)
Q              =    Rate of energy tmnsfer or transport, Btu /sec.
T              =    Temperature, 'F
          - and the subscripts:
METAL          =    Metal mass of the ADS 4 separator tank and associated piping AMB            '=    Energy loss to ambient environment All other parameters and subscripts are as previously defined. 7hc total energy associated with the ADS-4 (accounting for both separators) is calculated by summing the terms in the previous equation for each of the two separators.
        ,    4.7.1 ADS 4 Separator Liquid Inventory The ADS 4 separator is, in its simplest form, a tank. Liquid inventory in the ADS-4 separaters is .
[        - monitored by level transducers. The functional steps and associated system of equations for operating
          ~ m:\apmA1734wwe.4\l734w-47.noe:Ib-M3195                4.7 2                                    REVISION: 0-i l
  ,,( '
 
q-
            . on the output from the ADS 4 separator level transducers to calculate inventory mass in the sep9stor -
tanks are:
Step 1: ,                Compensate the readings from the ADS-4 separator level transducers listed in T                                . Table 4.71 to account for temperature differences between fluid in the separator tank and fluid in the reference leg of the instrument line. "Ihe local pressure and
                                    . fluid temperature instruments to be used to accomplish the compensation are also -
: j.                                  identified in Table 4.7-1.
            ' Step 2:                The local pressures and temperatures from the instruments identified in Table 4.7-1 are used to calculate the density of the liquid and vapor in the ADS-4 separator:-
Pt. ADS 4-X
* bf (PT-YYY, TF-ZZL) 4.7-4 p,. Aos 4.x
                                                                    =
p, (PT-YYY, TF-ZZV) where:
1 p                  =    ' Density, Ibm /ft.8 PT-YYY              =      Channel ID for local pressure measurement in ADS-4 separator tank
                  'IT3-ZZL,          =      Channel ID for local temperature measurement ofliquid and vapor TF-ZZV                            respectively, exiting ADS-4 separator l
and the subscripts:                                                                                                I f .'                =    ' Liquid phase of water g                  =      Vapor phase of water As noted previously, both liquid and vapor flow meters have an associated local fluid temperature used to evaluate the thermodynamic properties of the liquid and vapor phases in the ADS-4 eparator.                      l 4
          . Step 3:                  Using the compensated liquid level and the ADS-4 separator volume as a function            ;
of height, determine the volume of liquid in the ADS-4 separator as:
l Vips
                                                    ,.x 3,p, ,
                                                                  =
V(1)393 4,x ,g, x LDP-XXX cowe                  4'7-5 m:\ap60LA1734w\sec-4\l 734w-47.noa:Ib-073195 .              4,7 3                                  REVISION: 0- ~!
3 l
1
 
where:
V'              ~ = . . i Volume, ft.8 V(1)            =.    - Volume of ADS-4 separator as a function o'f elevation, ft.'/ft.
LDP-XXXem, =            Compensated fluid level data from level transducer for ADS-4 separator, ft.                                                  :
XXX - = - .611 - ADS 4-1 separator
                                          =    612 . ADS 4-2 separator The subscripts f, ADS 4,'X, and SEP are as previously defined.
Step 4:              Liquid mass inventory in the ADS-4 separator is now calculated as:
MADS 4-X $2    " ' b f, ADS '4-X              v i, W 4-X Sp                                                  4*7-6
    ' De vapor mass inventory of an ADS-4 separator is then calculated as:
M,33,, 3,, , = P, x ( VAos 4-x s& rorA!. ~ v $AD4-X $9, f }
    .where the subscript:
TOTAL          =      Total volume associated with an ADS-4 separator, ft.*
  ' All other variables and subscripts are as previously defined.
Step 5:              De rate of change in mass inventory of an ADS separator tank may be calculated by differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor masses:                                                  ,
dM33 , 4, ,, , AMio , ,, ,,
dt                    at                                                                              -
                                          , M 40, , , , ,,,,, - M in,4 ,3 ,,,, .,                                                                    4.7,8 t, - t, i
_,    ADS 44S&,s,i ~ ADS 44 ST, g,6-1
_t , - t, i
  . m:kp60(A1734wbec-4\1734w47.noa:Ib 073195                  4,7 4                                                                            REVISION: 0
 
m .- .                                                                g    _                                          ,        ,
                                          .g                                                                        _
:;;                o    <
ti                                                    ']
r a;          ,
                            ; .. - . , .      ., ,                                                                        .k  -
z,wh'ere the subscript:.
4i'          '
:=-      Index of data and time arrays ,
t n                  l:All other parameters and subscripts are as previously defined.
i 4.7.2 l Steam ' Plow Rates X                    .    . . - . . .- ..                      .
                    /:The density of steam in the' exhaust line from the ADS-4 separator is ' evaluated using the ASME steam -
: table routines with pressure and temperature inputs from the data channels identified lui Table 4.7-2.          .
4
: Osing this density, the. steam portion of. flow through the ADS-4 valves is calculated as: 4
                                                                        .                          ....                4.7                                                                          M ,33,.x,m =1 C    2
* P: x M m,xxx J where:
2 C2                        =    : Conversion constant,1 min 160 sec.-
                              $l                      =      Volumetric flow
                    ' and the subscript:
                          - FVM-XXX ,                =      Instrument channel ID for steam vapor flow meter XXX        =    603 ADS 4-1 separator
:                                                                              602 ADS 4-2 separator All other variables and subscripts are as previously defined.
4.7.3 ' Liquid Flow Rates s
Liquid from ADS-4 is directed from the separator through a magnetic flow meter into the primary sump tank. : Mass flow from the ADS-4 separator to the primary sump is calculated as:
N!A os 4-x un = 1 C, x p ,,,x,,    x 5 %,xxx c where:
                          'C.                      =
3                            Conversion constant, I ft.8/sec/488.86 gpm
                                                                                                                                    ,I 3
                    %M1734wisec-4\l734w.47.aus:lb o73195 '                            :4,7 5                      REVISION: 0 u..
                                                              &    x
 
and the subscript:-
FMM-XXX =; ; Instrument channel ID for liquid flow neter .
XXX = : 603 - ADS 4-1 separator 602. ADS 4-2 separator All other parameters and subscripts are as previously defined and the volumetric liquid flow is in units of gallons per minute (gpm).
The density of the liquid passing through the flow meter is determined using data from the pressure and temperature instruments identified in Table 4.7-2.
4.7.4 Total Flow Rate l Total liquid and vapor flow through ADS-4 are then calculated as:
                                                                      ^ ' 45 t                      4.7-1 i MAos 4-x. t " Mruw-xxx +        At
                                                                      ^"
M,o3 4.,, , = $rvu-xxx +
At Total flow through one ADS-4 flow path is then calculated as:
S Aos 4-3 *MAos 4-x. t + bads 4-x,3                          4.7 13 l
l 1
The total ADS-4 flow rate is calculated by sununing the total flow rate for each of the two flow patits.    ,  l The total mass parrad by ADS-4 is calculated by integrating step-wise over time:
MAos4 TUrAl.        (  ads 4-1, TyrAL.
* ads 4-2. TUTA1. )
* At          4*7-l4 m:W17.wsee-nt734.-47 on:ib.073195 '              4.7-6                                    REVISION: 0
 
                  .g                                      n                          '
                          ,                                    ,                                          a:
jj                  ,<              ~ '.            (
                                                                                                                    ..] >
_                                    o.
                          'I        'f a                                                g:'
s  n. . .-          ..                    .
All variables and subscripts are as previously defined. ;'Ihe flow quality of the each of the ADS-4 i
                      ' flow paths is also calculated as:
w                  - ,/
                                                      .. c-                                                                  '
                                                                                            ..Mins ,.,, , -      '
: c. .
                                                                            .x
                                                                            ' ADS 4-1
                                                                                                                                    -4.7-15'
      ,                                                                                      ADS 4-X.TOrAL .
m -
as .
where:
iX -                  : =~  Flow quality
                  , [dll other variables and subscripts are as previously defined.
4.7.5 Energy Balance Energy flow through the ' ADS-4 separator consists of the following:
                                  . Rate of change in stored energy of the ADS-4 separator fluid inventory
                                  . Energy transport rate from the . ADS-4 separator by exiting steam flow
                                  . Energy transport rate from the ADS-4 separator by exiting liquid flow
                                  . Rate of change in stored energy of the ADS-4 metal components
                                  . > Rate of energy loss from the ADS-4 components to the environment .
                      .The expressions for evaluating these five energy transfer or transport terms are developed in the
                      ' following sections.
4 I
I l  i 1
i
            .      . manp60ml734wWc-44734w 47.aoo:Ib 073195                            4,7 7 .                                REVISION: 0
 
f
  . 4.7.5.1 Rate of Change in Stored Energy of the ADS-4 Separator Fluid Inventory.
  '.'the rate of change of energy. associated with the fluid (both steam and liquid) inventory of a ADS-4 L separator may be expressed as:
d(M m    4-x sse T)
QADS 4-x UQ        P. I            gg                                  _
                                                                        ^"
                                        = c,, , (T, - T,y) dt 4.7 16 d(T,)
                                            ' + c,, , M3o, ..x , ** '
dt.
                      + c, , (T, - Tay) d ( M^" '-' 8" 8 ) + c, , M 4., ,y, , d ( T, )
Expressing the previous equation as a difference:
d(M xo,4.x ,,, T,)                            ^"''*8"'
c,, ,                      = c,, , (T, - Tay) dt                                      At
                                              + Cp ,i MAos    4.x su, '
ot
                            + c,,,(T, - Tay) AM^" ''* ' ' + c, , Mio, , , ,, , AT*                            ,
All parameters and subscripts are as previously defined. Expanding the terms on the right-hand side of the equation:
m:\.p60mm4.we 4u734 -47..o.:ido73i95                ^4.7-8                                  REVISION: 0 i
 
2 5
f 'q                                                                  ..
                                                                                ^ns 4 x se. t
                                                  . c,, , ~ (T, , - Tay)
At
                                                                                        ~
!'                                  : = c,;, (T,, , - Tay)' '
AD$ 4.X C2. f i          AM 4-X Sp. f. l.1 '        4,7,3 g t, -  t,,,
Cr . t Mio, 4.x ,,,, ,
AT'      =  c,,,-M ,o,,_x3,,,,,,
T' -T-t - t,.,
                                                                                ^" d'* 8" 8
                    ,                            ' c,, , (T, . - T,y)
                                      = c ,' (T,, , - T,y)          ^" *
* 8 " 6 ' '        * '* 8* 5 l-'            4.7-19 i  , b a1 AT'                                  TS ' - T6'-'
                                ' C,, a M3os  ,, ,,,, , .          = c,,, M    33 ,,,,,,,,,          ,
        .where:
              'l
                              =      Index of data and time arrays
        - All other parameters and subscripts are as previously defined. The specific heat of the liquid, ce .r , is evaluated using the pressures and temperatures identified in Table 4.7-2. The total change in energy associated with the change in inventory of the two ADS-4 separators is then calculated as:
4.7 20 QAns 4 t.n " 0 os4 4.i un + Oros 4-2 t.n p.
m: West 734wM1734w47.aoa:Ib473195                          4.7 9 ;-                                      REVISION: 0
 
4.7.5.2 Energy Transport Rate from the ADS-4 Separator by Exiting Steam Flow 1he enthalpy of the steam exhaust frem the ADS-4 separator is evaluated using the output from the pressure and temperature sensors associated with vapor flow meters. (Table 4.7 2):
                                                              ~
                                    -h,, m .xxx = h,(PT-XXX,1F-XXX)                                    4.7 21 where:                                                                                                      ,
I h,            =    Enthalpy of steam, Btu /lbm                                                        ,
I FVM-XXX is the data channel ID.for the ADS-4 vapor flow meter, and M-XXX and TF-XXX denote the vapor pressure and temperatures, respectively, associated with that flow meter. 'lhe rate of energy transport of the ADS-4 flow due to the steam component, then,is expressed as:
QADS 4-X SW  "
h,, m xxx                        4.7-22 ADS 4-X SW All parameters and subscripts are as previously defined. The energy transport associated with steam flow from the two ADS-4 separators is then calculated at:
Q,3, , ,, = Q,33 ,,, ,, + Q,3, ,,, ,,                              4.7 23 4.7.53 Energy Transport Rate from the ADS-4 Separator by Exiting Liquid Flow The enthalpy of the ADS liquid flow is determined using the output from the pressure and temperature rensors associated with the liquid flow meters as given in Table 4.7-2:
h,,,yy.xxx = h, (PT-XXX, TF-XXX)                                  4.7-24 where:,
h,                  =      Enthalpy of liquid, Btu /lbm FMM XXX'is the data channel ID of the ADS-4 liquid flow meter ofinterest, and M XXX and TF XXX denote the data channel ids for the liquid pressure and temperatures, respectively, associated with that flow meter. The rate of energy transport due to liquid flow from the ADS-4 separator, then,
    . is expressed as:
    . =Wim. wit 734w-47.nos:Ib-073195                  4,7 10                                      REVISION: 0
 
                                                                                                    -- .-. ~-- - +
7 s
i
                                                                                                                                      ;4.7-25
{                          ,                                            . GADS 4-X uQ [ * ~ ADS 4-X uQhg pyg,xxx .
; j'                      l All parameters and subscripts are as previously defined. De tool energy transport associated with
[                        ; liquid flow from the two' ADS-4 separators is then calculated as:
:                                        s,                                                                                                    1
: p. '              St                                                    QAos 4 un "1O osA 4-5 un .+ QM 4 2 uQ 4.7-26 y                                                          ,
i                      ,
p                          . 4.7.5.4 Rate of Change in Stored Energy of the ADS-4 Metal Components L
F                        , De change in stored energy of the sump tanb and associated piping may be expressed as:
I-d( T,o, ,-x MrrAt }    4.7                                                        IQ Aos i-X METAL          P, MErAL  M ,o,4.X MET *'
dt 1
L                          ;where the subscript:
,                                  : METAL.            '=      Metal mass of steam / water separator tank and all associated piping of ADS-4    !
flow path ofinterest 4
4
:                            All other parameters and su'oscripts are as previously defined. De total energy storage for the ADS-4.
[
p..
fs calculated as:
                                                                                    "  O ADS 4-1 METAI +OAD$ 4-2 MErAL                4*7-28    l Q Aos4 MErAL
:                            De metal naass of the separator and steam exhaust piping areniinput to this calculation.
i*-                        Temperatures from the data channel recording thermocouple TW-905 are used for this calculation.
;. .                        4.7.5.5 ' Rate of Energy Less from the ADS-4 Components to the Environment i1                                                                                                                                              .
The rate of energy loss from the ADS-4 separator and its associated pipirg to the environment is taken              i to be zero since the secantor and steam exhaust line are trace-heated. Thus, the separator and steam
                          .. lines are treated as an re % tic boundary.
{.        -            1.                                                                                                                    .
t
      .kl
: i- '
i.
m:@l734 wm4w-47.aos:lb-073195.                                4.7-11                                REVISION: 0;
 
          . . . . . -      .    . . ,                .                -    _ . - ~
                                                                                      ..    .- ..            .        _ - - - ... .. - .                        .. ~ . .    . . -
2  '
                                                                                                                                                                                      -i l.
TABLE 4.71 INSTRUMENTATION TO BE USED FOR i-ADS 4 SEPARATOR LEVELS INSTRUMENT CORRECTION 1
;'-                                                                                    Level                Pressere                                    Fluid                          '
                                    . Location                Function            , Transducer -          Transducer                              ' Tesaperature
<1                                . ADS 4-1 :                Density -                                                                                                                .
                                                                                                                                                                                ~
Separator            cr=ar** don of f          LDP-611                ' PT-6 t l                                  TF-619 ?                      <
,!                                                                                                                                                                                        i levels data -
;                                                                                                                                                                                      r i'                                JADS 4-2                LDensity ,
Separasor            c<=ny adan of .          - LDP-612                FT-610                                  .TF-618 -
levels dass :
1 I                                                                                                                                                                                        1 l
4 TABLE 4.7 2 li                                                          ADS 4 SEPARATOR STEAM AND LIQUID PRESSURE i                                                            AND TEMPERATURE INSTRUMENT CHANNELS -
l
                                          . Flow Meter                    Flow Meter                Pressure                            Tensperature .
Description                  Channel ID              Channel ID                              Channel ID L
;                              ADS Separator 41 steam flow                ' FVM-603                  PT-611                                        TF-623                                ;
j jJ                            ADS Separator 41 liquid flow                  FMM403                  PT-610                                        TF-619 s'
ADS Separator 4-2 steam flow                  FVM 602 -                PT-611                                        TF-622 1
ADS Separator 4-2 liquid flow                FMM-602                  PT-610                                        TF-618 1
1,-
b:
I
( ..
e 5:
h . il;                      mNp600(Iniwwe-4'u?36-47.aoe:lt>073195                  "4,7 12                                                            REVISION: 0 y                                <
i
        .a                                    _n_    :_        _ ,: _ _                                        . . _ . _        _      ,_. , .-
                                                                                                                                                                          . ,_ . . [
 
4.S Break Separator -
The purpose of the break separator is to separate break flow into liquid and vapor components and to measure the flow rates of the single-phase flow components. Once measured, vapor flow is exhausted 7    to the ambient environment, and liquid is directed to the primary' sump simulation of the test facility.;
The break separator consists of a tank (separator); a vortex (vapor) flow meter; a magnetic (liquid)
: flow meter; and associated valves, piping, and instrumentation.-
    - Ihe total break flow may be calculated as:
dM,,x ,,                4,g,3 AsaraK " $saKuo + Manxsm +
I where:                                                                                                                      ;
i
          -M                =    Mass, Ibm t          M-              =    Mass flow rate, Ibm /sec.
: t.              =-    Time, sec.
I and the. subscripts:
l
!-          BREAK          =-    Both the total break flow l
BRK LIQ.        =      Liquid flow from break separator
          ' BRK SEP        =      Break separator tank L          BRK STM        =      Seam exhaust from break separator
    . Energy is transported out of the primary system by both the vapor and liquid components of break flow. Additionally, the following occurrences cause the stored energy level of the break separator to                        j vary: a change in the fluid inventory held within the separator; a change in temperature of the fluid                        )
l    inventory held within the separator; a change in the temperature of the metal mass of the separator                          )
$    tank or a loss of energy to the ambient. Thus, the energy balance for the break separator, accounting                        l for the change in stored energy of both the liquid inventory of the separator and the separator tank,                        l may be expressed as:
1o.                                                                                                                              '
d(M      AT)
                                                                                      +QBl.K $9 METAI, + O BRK$@ AMB      4'8'2 OBREAK"OSRKUQ
* OBRK5W + CP            .
where:
c, .            =-  - Specific heat, Bru/(lbm *F) -
          .Q              E=:    Rate of energy transfer or transport, Bru/sec.
T-              =-    Temperature, 'F L    mNp60m1734w.13.aaa:Ib473195                          4.8 1                                                    REVISION: 0 1
 
a and the subscripts:
METAL-          =. _ Metal mass of break separator tank and associated piping AMB'            =      Energy loss to ambient environment ,
All other parameters and subscripts are as previously defined.
L 4J.1 Break Separator Liquid Inventory                                                                      .
        'Ihe break separator is, in its simplest form, a tank. Liquid invento y in'the break separator is monitored by a level transducer. For all tests, with the exception of double-ended DVI line breaks, an''
orifice was in place within the span of the level transducer. Therefore, a corTection was made to the-          '!
      . level indication to adjust for the pressure drop through the orifice. The functional steps and associated      'l system of equations for operating on the output from the break separator level transducers to calculate          d
      . Ilquid mass in the sump tanks follows:
        . Step 1:            Calculate the pressure drop through the orifice and add this value to the readings from the break separator level transducer listed in Table 4.8-1 to account for Ge            i pressure drop through the orifice. .'Ihe level channel data is identified in Table 4.8-1. 'Ihe local pressure, fluid temperatures, and liquid flow rate to be used to calculate the pressure drop are identifled in Table 4.8-1.
Step 2:              Compensate the adjusted level indication for the break separator level to account for temperature differences between fluid in the separator tank and fluid in the reference leg of the instrument line. 'Ihe local pressure and fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.8-1.
1 Step 3:              The local pressures and temperatures identified in Table 4.8-2 are used to calculate the density of the fluid in the break separator:
i
                                                                                                                      ~
Pr. sax se " P r (PT-905, TF-912) 4.8-3 Ps. sax se " P (FT-905, 'IF-913)                                    ,
D      ; where:
4 p              =        Density, Ibm /ft.8
            ~ PT-905          =      Local pressure in break separator tank .
TF-912          =    , Local liquid temperature of fluid in break separator tank 1 <          TF-913          =      Local vapor temperature of fluid at break separator exhaust m:vn1734w.' 3.nos:1b473195 1              _                          4,8 2 ~                                REVISION: 0
} .-
 
1 I and the subscripts:
            -f              .=-          Liquid phase of water :
g~                =        Vapor phase of water
(                - c; There is only one liquid temperature measurement instrument for the break separator, located in the .
drain line to the primary sump just downstream of flow meter FMM-905 and used to' evaluate the'.
thermodynamic properties of liquid in the break separators.
Step 4: .            - Using the compensated liquid level and the break separator volume as a function .
                              -of height, determine the volume of liquid in the break separator as:
4 V;,,3,,, = V(1)saxssPx LDP-9056,
                                                                                                                      -4.8-4" Shere:
            .V.                =        Volume, ft.'
              .V(1) ~            =        Tank (steam / water separator) volume as a function of elevatio'n, ft.'/ft.
LDP-905ap          =-      Compensated fluid levels data from level transducer LDP-905, ft.
      . 'Ihe subscripts f and BRK SEP are as previously defined.
Step 5:                'Ih lie quid mass loventory in the break separator is now calculated as:
L BRK SEP . " hL BRX SEP  L BRK SEP All parameters and subscripts are as previously defined.
      - 'Ihe vapor mass inventory of the break separator is then calculated as:
M,, ,,x 3,, = p, x (VBRx ssp.wru. - VLBESEP)                            4*8"6 7 . where the subscript:
            ' TOTAL:-      . '=        -. Total volume associated with an ADS-4 separator, ft.8
      - All other variables and subscripts'are as previously defined. _.
      -m:W734w-k3.non:lb473193 -                                    4,83-                                REVislON: 20
 
Step 6                      i The rate of change in mass inventory of the break separator tank may be calculated by differencing two consecutive calculated values of the liquid
                                  . and vapor masses:
d M ,,x , ,. , A M ,,x , , , M ,, ,,x , ,3 a M,,,,,,,,.,        , M ,,,x,,,,- M,,,,x,,,i.,        4.8-7 dt-              At                  . t, - T,,,                      t,  . t,_,
where the subscript::
I =' Index o/ data and time arrays                                  ,
  ' All other parameters and subscripts.are'as previously defined.
    ' 4.8.2 Steam Flow Rates -
The density of steam in the exhaust line from the break separator is evaluated using the pressure and temperature values recorded from the data channels identified in Tabfe 4.8 2. Using this density, the steam portion of the break flow vented to ambient is calculated as:
                                                                        ...                                      4.8-8 Srvu-xxx = C    2
* P, x M pyy,xxx where:
C,2
                            =      Conversion constant,1 min 160 sec.
M                =      Mass flow rate, Ibm /sec.
p,                =      Vapor density, Ibm /ft.8 M                =      Volumetric flow .
and the subscript:
        - FVM-XXX            =    ' Instrument channel ID where:
        .XXX              .=      905 6-in. line                                                                        -
906 8-in. common exhaust line Total break steam flow is calculated as:
                                      . s,,,,  - s py,,,,, + s yy, ,,,, + ~dM5 "N                                4. M dt
                          ~
m^ pint.13 om:iun3195 -                                _4,g.4                                        REVISION:'O L
 
I l
l
                ;4.83 Liquid Flow Rates                                                                                                                                                                                                        l A single line directs liquid flow from the break separator into the primary sump tank. The mass flow from the break separator to the primary sump tank is calculated as:                                                                                                                                                          1 i
a b ruuaos      = C, x p,,,yy4,3 x M ,yy o, 1
2 l
and the subscript:
l FMM-905                                                          =        Instrument channel ID for liquid flow meter in line between break separator and primary sump L All parameters are as previously defined but the volumetric liquid flow is in units of gallons per minute (gpm).
                'Ihe density of the liquid passing through the flow meters is determined using data from the pressure and temperature instruments identified in Table 4.8-2.
Total liquid break flow rate passed to the sump simulation is calculated as:
Q r, sax .Q ruuaos                                                  + dM r. 8ax3EP                                        4.8-11 dt I
All parameters and subscripts are as previously defined.
[
l                4.8.4 Total Flow Rate 1
                - The total break flow rate is then calculated as:                                                                                                                                                                              {
b                                                                                                                                                                                                                                              !
b anx - " b. sax + b . sax        t                              e 4.8-12
                                                  ,                                                                                                                                                                                            1 The total break flow is calculated by integrating the break flow rate step-wise over time:
Manx, wrA1, *.                                                      SRx SEP)  At                                        4.8-13 mAap60tA1734w 13.aoe:ltWr13195                                                                                                  -4,8 5                                                                          . REVISION: 0
___----_1__--_      ---- - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - _ - - _ _ _ _ _ _ - - - . _ _ _ _                                                  _ _ - - - - - - - _ _ _ _ _ _              _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _            --
J
 
All variables and subscripts are as previously defined. 'Ihe flow quality of the break flow is also calculated as:
x,,, -        5 sax                                      - 4.8-14 =
NI sax. Turn where:                                                                                                          .
X                =    Flow quality All other variables and subscripts are as previously defined.
4.8.5 Energy Balance The energy flow through the break separator consists of the following:
        *  . Rate of change in stored energy of the break separator fluid inventory
* Enert:y transport rate from the break separator by steam exhaust flow
        *-  Energy transport rate from the break separator by liquid flow to the sump
* Rate of change in stored energy of the metal of the break separator tank
* Rate of energy loss to the environment The expressions evaluating these energy transfer or transpre se; ms are developed in the following 1
secti,ons:
4.8.5.1 Rate of Change in Stored Energy of the Break Separator Fluid Inventory 1
l The rate of change of energy in the break separator fluid may be expressed as:                                        l l
cp          '                                * ** 8 "
4M
                                      = cp , , (T, - Tay)                  + cp , , hi,, ,,x 3, l
where:                                                                                                            ,
Tag              =      Reference temperature,'32'F
                                                                                                                        -l l
Expressing the previous equation as' a difference:                                                                    l d( M,, ,,x 3, T, ) '      _
AM,, ,gx 3,                        AT,    4.8-16 C.f P
gt          " h. f    F ~ RU)            6g.      #O.fP        SRX $9 6t m:W1734w O.noo:Ibo73195                              4,8 6 '.                                      REVISION: 0
 
n                    , ,                              .                        ,  -                                          .. .        ..        . -.          .
t
      }                                              }
                'l L -                -' ' ,                    ,
EAll parameters and subscripts are n previously defined.) Expanding the terms on the right-hand side sof the equation:                                  ,                                                                        ,
                                - ;e            g                  AM r. sax ser : j                          M .r sax ssp. i .-    M,,,,, ,,,, g a:'
:T At:                  U-Tm)                          t y t,.y
                                                                                                                              '*8                            f 4.8-17. ,
c,, ,; M,, ,,x 3""            ~ #"' E -M'* 8"" 8''' ,
t                                                                ,
where:                                                                                                                                                          ,
I'                        .=:      . Index of data and time array:
u                -
[All'other parameters'and ' subscripts are as previously" defined." The specific heat of the liquid, c,;,, is i e9aluated using the pressures 'and temperatures identified in Table 4.81.-
ilhe rate of change of energy'in the steam in the break separator may be expressed as:                    .
_ d( M, ,,g ss,ST,- ) . ,                      q_
d( M$ sax see ) + cM,                      h (I)d 4.8-18 s
            - Expressing the previous equation as a difference:
5 sax serT)    s                                    5 sax ssr
* c,, ,                                  = c,,(T, p        - Tay) T,                          + c,, , M .s sax ser i
            ' All parameters and subscripts are as previously defined. Expanding the two terms on the right-hand
          ' side of the equation:
                                                                                  "      = c,, ,' F, -_ T,,,) b"                              "*"
c,, , _(T, - T,,,) T,        .
[
A(T,)                          T          - T:
Cr . Mi sax see At              *#.sP    3.BaKSsP.i All variables and subscripts are as previously defined.' The specific heat of the steam, c,,,, is
      /  ~ evaluated using the pressures and temperatures identified in Table 4.8-1.
p  [ .$ '
5 m:W i734* t).moeilt e 195 '                                                  24.8-7                                                  REVISION:.0-n.
                    ?
 
4.8.5.2 Energy Transport Rate from the Break Separator by Steam Exhaust Flow L The enthalpy of the steam exhaust from the break separator is calculated using the output from the pressure and temperature sensors associated with FVM-905 and FVM-906 (Table 4.8-2):
                                          ~h,, m.xxx = h,(PT-YYY, TF-ZZZ)                                4.8-21 where:
          . h,              =-    Enthalpy of steam, Btu /lbm FVM XXX denotes a specific flow meter, and PT-YYY and TF-ZZZ denote the vapor pressure and
    . temperatures associated with that flow meter. 'Ihe rate of energy transport from the break separator.
c due to exhaust steam,'then, is expressed as:
4.8-22 Om.xxx = Ni m .xxx x h, m .xxx where:-
Q m .xxx        =      Rate of energy transport due to steam flow through. flow meter FVM XXX All subscripts are as previously defined. 'Ihe total energy transport rate, then, is calculated as:
4.8-23 Osax sm " Om-m + Om-a 4.8.5.3 Energy Transport Rate from the Break Separator by Liquid Flow to the Sump The enthalpy of liquid flow into the break separator is calculated using the output from the pressure        ,
and temperature sensors associated with FMM 905 (Table 4.8 2):
h,,        = h, (PT-905, TF-912)                              4.8-24 i
1  - where:                                                                                                        :
.          h, i            =      Enthalpy of11guld, Btu /lbm mAsp600(1734w.13.noa:lt43195 .                      '4.8                                  REVISION: 0
 
FMM.905 denotes the flow meter to which the enthalpy is applicable, and PT-905 and TF-912 denote the liquid pressure 'and temperatures associated with that flow meter. The rate of energy transport from the break separator due to liquid overflow into the sump, then, is expressed as:
#                                                                                                  x eh ,w                    4.8-25 Qa'ax un " Manx un All parameters and subscripts are as previously defined.
o 4.8.5.4 Rate of Change in Stored Energy of the Metal of the Break Separator Tank
      ; The change in energy of'the break separator tank and associated piping may be expressed as:
                                                                                                          @ sax ser wern)
Osax ss, = c .p wern x M ,gg ggp uBTAL
* g where the subscript:
METAL          =    Metal mass of break separator tank and all associated piping All other variables and subscripts are as previously defined.
4.8.5.5 Rate of Energy Loss to the Environment
(
1he rate of energy loss from the break separator and its associated piping to the environment is taken to be zero because the separator and the steam exhaust lines are trace-heated. Thus, the separator and i      steam lines are treated as an adiabatic boundary. Heat loss to the environment from the liquid drain
:  line running from the break separator to the sump is neglected since the run of pipe is small.
L t
Q-4 L
t.
f I'
mk@0m1734w-13.aoe:ltro73195                                                4.8 9                                  REVISION: 0
 
TABLE 4.81 INSTRUMENTATION TO BE USED FOR SUMP MASS AND ENERGY BALANCE Level            Pressure location                  Function          . Transducer -        Transducer    Fluid Temperature Break separator        Density compensation        LDP-905              l'T-905            TF-912
                                  ~of levels data TABLE 4.8 2                                                l BREAK SEPARATOR STEAM EXHAUST AND LIQUID PRESSURE AND TEMPERATURE INSTRUMENT CHANNELS
          . Flow Meter Description        Flow Meter Channel ID          Pressure Channel ID      Temperature Chann;!ID
          . Break separator              FVM-905                        PT-905                    TF-903 steam exhaust flow FVM-906              0.5 x (PT-901 + PT-905)            TF-913 Break separator                FMM-905                        PT 905                    TF-912 liquid flow l
1 l
l l
l l
I I
mMp60m1734w 13. son:tb.073195 -                        4,8 10                                    REVISION: 0
 
              ~4.9 Sanps
            ;In the AP600 plant design, the sump collects all liquid released from the primary system and serves as the source of post-accident long-term cooling water inventory. In the test, the sump is modeled by 4          two tanks: a primary sump tank and a smaller secondary sump tank.- These tanks have associated with them piping, vapor and liquid flow meters, and other pressure and temperature measurement instrumentation.
  ~
Accounting for all possible flow paths associated with the sump, the general mass balance on that -
            . component may be expressed as:
dM d
                                                                                                ' ' " * " ' * " + '' *"8 # ~' **'                                      ''^"8d'***"'              '***'
64l
                                                                      ~b sTu xust ' ~bscurim l
where:
M                =                        Mass, Ibm M              =-                      Mass flow rate, Ibm /sec.
and the subscripts:
V l-                SUMP            =                        Both primary and secondary sump tanks BRK SEP          =                      Liquid flow from break separator through FMM-903
                ~ ADS 4-1 SEP =                          Liquid flow from the ADS 4-1 steam / water separator through FMM-603 ADS 4-2 SEP ' = -                        Uquid flow from the ADS 4-2 steam / water separator through FMM-602 IRWST          =                        Liquid overflow from IRWST into sump through FMM-703 STM XHST        =                        Steam exhaust from sump through FVM-903 L-                SUMP INJ        =                      Liquid flow from sump to DVI line through FMM-901 and FMM-902 Energy is transported out of the sump by both the vapor and liquid components of flow associated
            .with the sump. In addition, the stored energy associated with the sump may change due to a change in the liquid inventory held within the sump, a change in temperature of the liquid inventory held within the sump, or a change in the temperature of the metal mass of the sump tanks, or heat loss to
:the ambient. Thus, the energy balance for the sump, accounting for the change in stored energy of both the liquid inventory of the sump and the sump tank (s) may be expressed as:
c, l(                                                                                                              = Q,,g 33, f q,33 4,, 33, + Q,33 4,3 33, + Qrawsr                                                  l I
* htrM XHTr
* h30MP!P0
* kUMP METAL
* h30MP AMB k
mAsp600=cau734 -49.am:1&o73195                                                                                                              '4.9 1                                        REVISION:'0 c_a_--_______                      _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - - _ _ _ - - - _ _ - - - - _ _ _ _ _ - _ - _ _ - -                                                                    _ - _ _ - _ -
 
k' J
P
            - where:
c-r              =. Simia r. =t. Btu /(Ibm *F)
                  .Q.              =    R:.;c of energy transfer or transport, Btu /sec.
                  .T,              =1                                                                                    *-
Temperature, 'F -
and the subscripts:
METAL        e=      Metal mass of sump tanks and associated piping AMB              =    Energy loss to ambient environment -
All other parameters and subscripts are as previously defined.
          ' 4.9.1 Sump Liquid Inventory -
4 For convenience, liquid mass in the primary and secondary sump tanks are calculated separately, then              ;
summed to yield the total liquid mass in the sump. Liquid inventory in the sump tanks are measured
                ~
by a level transducer. Load cells installed on the two sump tanks are not used to inventory
          - calculations.
          . 4.9.1.1 Use of Levels Measurement for Mass Calculation The functional steps and associated system of equations for operating on the output of the sump !evel transducers to calculate liquid mass in the sump tanks follows:
Step 1:                Compensate all readings from the primary and secondary sump level transducers to account for temperature differences between fluid in the tanks and fluid in the            i reference legs of the instrument lines. The two channels oflevel data to be compenuted are identifled in Table 4.91. 'Ihe instruments used to measure local              !
pressure und fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified la Table 4.91.
                                        \      \ .                                                                            i Step 2:              The local pressures and temperatures as recorded from the instrument channels              1 identified in Table 4.9-1 are used to calculate the density of the fluid (liquid and
* j vapor)in the sump tanks:                                                                    ]
                                                          . P r.j .= P r. j(P, T)                                  4.9-3 l
                                                            .p, = p,(P, T)                                          4.9-4 m:Wm4\m4 4=:ih om95                                      4,9 2-                                  REVISION: 'O
                                    .                                1
 
                                                                          .                      - .    . -          .,        . .      -_        1
                                                                                  + ,
4.,;3
                                                                                                .c i
                              ~
j a-y; ,                                                                                                                    -
                .a                ,      ,
e where:1 p;                          i            Deitsity,' Ibm /ft.''
                                      - p(P, T) .              J=              _Lbcal pressure in sump tank :
    .1                                  T.      _
                                                                  ;=          . Local temperature of fluid in sump tank '
                                -and the subscripts:
4      3 1
          ~                                            %          ,
                                      .f g
                                                              ]r= '            Liquid phase of water 1Vapor phase of water :
        ,                            ]
                                                                .a              Either sumpf.ank!
g                                    (Ps
                                                                    =        ~ Primary sump
                                ,    rS-                  '-
                                                                  =:        I Secoixtary sump-                                                                          -
I /, ' ,                .,                . -      ,z            ,                              ,
                      ' g3The instrument ids and'the elevation of the instruments for the local fluid temperature measurements -                                          ,
No be used in the" calculation'of fluid densities for both the primary and secondary sumps are given in                                          ,
                              ~ Table 4.91.        7 Note that there is only one vapor space temperature measurement provided to calculate steam deniity._
Step 3:-                        .Using the compensated liquid level and the sump volume as a function of height,                          ,
determine the volume ofliquid in the sump:
V,,,      = ' V(1)3g x LDP-XXX coy,                            4.9-5
                              .where:
V-                        =            Volume, ft.'
    ,;                                  V(1) -                    =            Voleme as a function of elevation, ft.'/ft.
LDP-XXXcoup =                        ' Compensated fluid levels data from the level transducer identified as j                                                                  XXX          = 901 primary sump LDP transducer 902 secondary sump LDP transducer
                                'Ihe subscripts f and j are as previously defined.
Step 4::                        L'Ihe liquid mass inventory in the primary and secondary sump is calculated as:
g
                    ' '                                              '~
4.9-6
                                                                                              . Mr . suur j ; " P r. 3 x V,j, Ni parameters and subsbripts are as previously defined.
o -
dr.
nyanac4umw-49.aonilw?3te 4,9 3'                            REVIslON: 0
                                'Mb                  ue kM 9
                                      . jh
 
3; The total liquid mass inventory in the sumpJs calculated as:
M,,33, = M,,33, , + M . suur          s                      4-r The vapor mass inventory of the sump is then calculated as:
1 M,,3yy, = p, x (V3yyp,            - V,, 3        , - V,, 33, 3)          4.9-8
                                                              .rora                                                  .
where the subscript:
TOTAL = Total volume associated with an ADS-4 separator, ft.$
        - All other variables and subscrips are as previously defined.
Step 5:            - The total fluid mass in the primary aed secondary sumps are calculated as:
M3yy, = M,, 3 , + M,, 33, .                                  49-9 Step 6:              'Ihe rate of change in mass inventory of the break separator tank may be calculated by differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor masses:
dMsewe , AM 33,        ,
M ,,3 3 ,,, - M ,,3yyp,i.,
dt          At                    t, - t i.,
M,, 3 ,, , - M,, syyp, i.,
                                                        ,                                                    4.9-10 t, - t i.,
where the subscript:                                                                                        ,
4-1 = Index of data and time arrays
      ~ 4.9.2 Sump Steam Exhaust Flow '                                                                                  i Steam exhaust from the primary sump may be measured by either of two flow meters: FVM-903 in a 3/4-in, schedule 40 run of piping or FVM-906 in a common 8-in. neader with steam flow from the
      . m:W4\lM4wA9.m:lbOM195                                4,9 4                                  REVISION: 0
 
d, l
                                                      .                                                                                                    j  t
                                                                                      ~
break separator. 'The units of measurement of both vapor fiow meters is standard cubic feet per.
minute (scfm)._
4.9.2.1 Steam Flow Rates 4                                                                                                                                                          -)
                    "Ihe density of steam in the 3/4-in. and 8-in. common header exhaust lines is evaluated using the ;                                      I
                  . ASME stear, table routines with pressure and temperature inputs from the data channels identified in -                                  l (Table 4.9-3. Using these densities, the steam mass flow is calculated as:
o
                                                                                                      ...                                          4.9-1 i Mem.xxx        =
                                                                                    ' C2 x p,, .xxx x M,            .xxx where:
                      'C-  2
                                        =        Conversion constant,1 minJ60 sec.
                      .M'              =        Mass flow rate, Ibm /sec.
pg              =        Vapor density, Ibm /ft.*
5              =        Volumetric flow and the subscript:
FVM XXX        =        Instrument channel ID where:
XXX            =    903 3/4-in, exhaust line 906 8-in. common exhaust line The total steam flow exhausted by the primary sump and the break separator.is calculated as:
4'9~12 Mmi e '" 'Meme + Meme p:
s-4.9.3 Sump Injection
;c ;              Two lines provide for liquid to flow from the primary sump into the DVI lines and the reactor
                  - pressure vessel simulation. Mass flow from the sump through either of the two sump injection lines is Lealculated as:
                                                                                                    ...                                            4.9-13 Ma '.xxx        =            C, x pm.xxx xM-m xxx 4'
2 m:Wasin4wA on:twon195 --                                              4.9 5-                                              REVISION: 'O 5        .
 
1 where the subscript:
                    .Ci ;          '=      Conversion constant (lft.8/sec.)/448.86 gpm FMM XXX          =    Instrument channel ID where:
                                          'XXX      =  901 piping run to DVI l                                              *
                                                      = - 902 piping run to DVI-2 All parameters are as previously defined.                                                                      -
              'Ihe density of the liquid passing through the flow meters is determined using data from the pressure'-
and temperature istruments identified in Table 4.9 2 as input to the ASME steam tables. 'Ihe total
            - mass flow rate to the DVI lines from the sump is calculated as:                                                    ,
M ,,=M ,,,+M                    m 4 9-14 "Ihe total mass injected by each injehtlon line into the DVI line is calculated by integrating the product of the measured mass flow rates and the time interval over which the measurement is taken:
                                                -M ,y={(Mm-m. , x At, )                                            4.9-15
              'All parameters and subscripts are as previously defined. 'Ihe total liquid mass injected from the sump is calculated as:
l M,w 3
                                                            =    M ay,      + M,,                                4.9-16 I---
4.9.4 -Total Flow Rate Out of the Sump Total mass flow rate out of the sump is then calculated.as:                                                          ,
2 3, = M . , + M , ,m37 3
4 9-17 Total mass flow out of the sump is calculated by integrating the mass flow rate step-_ wise over time:
M3    , g = I Nf      3 x ' At .                          4.9-18 All variables and subscripts are as previously defined.
.            m: Win 4.-e.non:th-on195 ;                          4.9-6                                      REVISION: ; O
 
L 4.9.5 Energy Italance Energy into the sump from the break separator, the two ADS 4 separators, and the IRWST overflow lines are calculated in and obtained from their respective modules. Thus, the calculation of a mass y.-  balance on the sump requires that the following parameters be evaluated:
* Rate of c' hange in stored energy of the sump liquid inventory                                      1
          -
* Energy removal rate from the sump by steam exhaust flow
^
i Energy removal rate from the sump by injection flow supplied to the DVI lines
* Rate of change in stored energy of the metal of the sump tanks i- Rate of energy loss to the environment
    -The expressions for evaluating these five energy transfer or transport terms are developed in the following sections.
14.9.5.1 Rate of Change in Stored Energy of the Sump Liquid Inventory The rate of change of energy in the liquid in the sump may be expressed as:
d( M,,33, T, )                              d( M,,33 ,)                          d( T, )  4.9-19 Cr .r dt
                                            ''      '      *                        ''    '8**
dt                              dt Expressing the previous equation as a difference:
                            '8**      '                              '8**                          Tr 4.9-20 ev .t            gg        =  cr . t (7 -Tm)
:t gg        +c.t hi .t sne e
At
). All parameters and subscripts are as previously defined. Expanding the two terms on the right-hand side of the equation:
                                                                                              ~
cp, , (T, - Tatr-)                    " Cr . , (T,, , - Tap ,)    *            '"4 At                                            t, - t, .,
4.9-21
                                            . AT'                            T'    -T ce , , M' 8**                #' '    '8""''
At                                  -
t m:wawc4un4 auia:Im195                                    4,9 7-                                      REVISION: 0 o
 
l l
I where:
: i.              =    . Index of data and time arrays
          . All other        eters and subscripts are as previously defined. Each of the terms on the right-hand -
side of the previous equation is to be evaluated for both the primary and secondary sump tank
          ' inventories. The specific heat of the liquid, c ,,e . .is evaluated using the pressures and temperatures identified in Table.4.91. ~ Note that, for the primary sump, the specific heat of the liquid may be        ,    ,
evaluated for nx>re than one zone or region, depending on the water level in the sump. A similar set -
of equations is solved to determine the change in stored energy associated with steam in the sumps.
          .4.9.5.2 Energy Removal Rate from the Sump by Steam Exhaust Flow The enthalpy of the steam exhaust from the sump is calculated using the output from the pressure and
          ^ temperature sensors associated with FVM-903 and FVM-906 (Table 4.9-2):
                                                          =
h,(PT-YYY, TF-ZZZ)                              4.9-22 he . rvu-m where:
1^
h, = Enthalpy of steam, Btu /lbm 4
FVM-XXX denotes a specific flow meter, and FT-YYY and TF-ZZZ denote the vapor pressure and temperatures associated with that flow meter. The rate of energy transport from the sump due to exhaust steam, then, is expressed as:
Opvu.m      =    M rvu.m x hs. rwi-m                              4.9-23 where:                                                                                                          ,
                .Qrvu.xxx = Rate of energy transport due to steam flow through FVM-XXX
          ' All subscripts are as previously defined The total energy transport rate then is calculated as:
4 x
Qmomsr Orvu-m + Orvu-m                              4.9-24
  >                ~.
        - m:W4un4w.a.o sont9s                                    4.9-8                                    REVISION: 0 4
r
 
l i
4.9.53 Energy Removal Rate from the Sump by Injection Flow Supplied to the DVI Lines                      ]
The enthalpy of the injected liquid from the sump is determined using the output from the pressure      .,
and temperature sensors associated with FMM-901 and FMM-902 (Table 4.9-2) and the ASME steam              !
y        table routines. Expressed mathematically:                                                                  !
h.m-m r
                                                        "  hr (PT-YYY, TF-ZZZ)                              4.9-25 x.
where:
h, = Enthalpy ofliquid, Btu /lbm FMM-XXX denotes a specific flow meter, and FT-YYY and TF-ZZZ denote the liquid pressure and
          . temperatures associated with that flow meter. He rate of energy transport from the sump due to injected liquid, then, is expressed as:
4.9-26 Qm-m = Mm-m xh,,m.m where:
Q3,y.xxx = Rate of energy transport due to liquid flow through FMM-XXX All subscripts are as previously defined. The total energy transport rate, then,is calculated as:
Q,,, , = Q            , +Q                                    4.9-27 4.9.5.4 Rate of Change in Stored Energy of the Metal of the Sump Tanks
  >        Re change in stored energy of the sump tanks and associated piping may be expressed as:
* d( Tsme Amre )                    4.9-28 Qsuse wern    = c .PusrAL MSUMP hErAL            gg where the subscript:
METAL = - Metal mass of the primary and secondary tanks and all associated piping, Ibm
        ' All other parameters and subscripts are as previously defined.
l m;W4\1734w-49.aoo:lb473195                        4.9-9                                    . REVISION: 0  l l
i l
 
f
        . Two therme:ouples are used to characterize the primary and secondary sump metal temperatures:
        . primary sump, TFM-901; secondary sump, TFM-902.
4.9.5.5 Rate of Energy Loss to the Environment De rate of energy loss from the sump'and its associated piping to the environment may be expressed as:
;                                            .Qsuw am
                                                              =  U x A x AT                                    4.9-29 where:
A
                            - =    Effective external surface area of the sump, ft.
U                =  ~Overall effective heat transmission coefficient, Btu /(sec-ft.2- *F)
AT'              =    Difference between ambient air temperature and bulk metal temperature, 'F
;        An equivalent heat transfer coefficient, accounting for heat resistance due to any insulation applied to the outside surface of the sump volumes and natural convection from the outside surface to the
,.        ambient, is used to evaluate the heat loss to ambient from the metal surfaces of the sump tanks. He same metal surface temperatures used to evaluate metal heat storage of the sumps is used to calculate heat loss to the ambient. Surface areas included in this calculation account for sump tanks and associated piping.
l l
l 1
.
* l l
    .u:
m%awcetnawh9.no :tb-on195                        4.9-10                                        REVISION: 0 l
1
_____..i______________
 
TABLE 4.9 I L
INSTRUMENTATION TO BE USED FOR SUMP MASS AND ENERGY BALANCE Level        Pressure Function        Location      Transducer      Transducer      Fluid Temperature 9
TF-901 Density            Pnmary sump        LDP-901        PT 901              TF 903 compensation                                                              TF-905 of level data Secondary sump        LDP-902        PT-901              TF-902 Sump vapor          . 3/4-in.                                            TF-906 FT-901 temperature        exhaust line TABLE 4.9 2 SUMP STEAM EXHAUST AND INJECTION PRESSURE AND TEMPERATURE INSTRUMENT CHANNELS Flow Meter Flow Meter Description        Channel ID          Pressure Channel ID      Temperature Channel ID Sump steam            FVM-903                    PT-901                    TF-906 exhaust flow          FVM-906            0.5 (PT-901 + PT-905)            TF-918 Sump injection        M-901                    N-901                      TF-909 0*                    FMM-902                  PT-901                    TF-904 3
er m:wheau734,-49.aoa:tho73195                      4.9-11                              REVISION: 0-
 
: 4.10' Passive Residual Heat Removal -
            /4.103 Fluid Mass Conservation Equation h          The passive residual heat removal heat exchanger (PRHR HX) consists of a number of tubes with a -
fluid flow path at the top for the inlet connection from hot leg 2 (HL-2) and a fluid flow path at the .
bottom'for the outlet connection to steam generator 2 (SG 2) outlet.' The general fluid (H 2O) mass :
  ,          : conservation equation, which relates the change in stored fluid mass with respect to time (the fluid-mass time derivative) to the mass flow rates in and out,' reduces to the following:
dM a,arana
                                                    =Wis unxn HL) H,0 fahr -Weus (to 30) H,0,Palla            4.10-1 g
I
            ' The left-hand side of the fluid mass conservation equation is approximated from the'value of the fluid mass at two consecutive time points as follows l
l dMgp ,,y,      AM upiana _ , Mu'psasa - Me",'OP"8R
_                                                        4.10-2 dt            at                t "-t "4 il 1
l i
The H 2O fluid mass is simply the sum of the water and steam masses:                                                1 j
Mnp,,y , = M,,,,,y , + M,,,,,,,,,
: 4. M i
1he water and steam mass calculations are based on the measured water level. The level (LDP)
          . Instrument channel ID for PRHR is listed in Table 4.10-1. This LDP is corrected for temperature a-        effects using the LDP compensation method.-- As is generally assumed for each plant component, pure                !
water is modeled below the compensated water level, and pure steam is modeled above the                            j Lcompensated water level,
                                                                                                                                )
To use the available measurements from the fluid thermocouples, the PRHR HX is divided into five "                ]
L axial fluid property zones for the calculation of various fluid conditions. Table 4.10-1 contains a list          ;
of the fluid thermocouples employed for each axial fluid property zone, along with the zone top _                  j
          ~ elevations. .                                                                                                      i
                                                                                                                                \1
                                                                                  ^
m4sxwc4un4 4tason:lt>473195 '                      4.10-1 =                                  REVISION: 0          1
    - i.                                                                                                                      )3
 
j Note that, since LDP-802 (which spans just the tubes) is being employed for the water level of the
      - entire PRHR IIX (including the inlet and outlet), instead of the usual method of using the axial fluid property zone temperatures / elevations in the LDP compensation calculations, it is necessary to use an
    ; alternate set of temperature channels / elevations for the LDP corrections. Table 4.101 contains a list-of the fluid thermocouples employed for each LDP compensation region, along with their elevations.'
The LDP compensation region boundaries are arbitrarily taken at the vertical midpoliit between
: consecutive fluid thermocouples.
    ' In general, the water and steam masses are given by:
N.,,.                                                  I M ,,,,,,3,  = jet{ M.,,,,,,,,      .
4.10-4    -1 N. ,,,
senaPRHR "          meam.PRHR, j*l -
For zones j below those containing the compensated water level (which contain all water), the zone j water and steam masses are given by the following, where j = 1,...,levzone-1:
4
                                                                                                                    -j M,,,,,,3,, = p .,,,,,g,, x V,,,,,,,3,, x C3                                    l M,,,,,,,,ag = 0.
f    where:
C3= Conversion constar't, I ft.8/1728 in.8 For the zone j containing the compensated water level, the zone j water and steam masses are given by the following, where j = levzone:                                                                        .
                                    . M,,,,,,g ,, = p  ,,,,,3,,
x V,,,,,,,,,,,,,, x C3 M ,,,,,,,n ,, = p ,,,,,,,,,, x V ,,,, ,,,3g xC3 I
    .m:pc4un4-4to. ca:Ibon195                              4.10-2                                  REVISION: 0 i
                      \ 's
 
                        , _            s f
                                                                                        +
                        <                                                                        4 5    l' W
                .- -                                        L
  ,.                        7 For zones j above those containing the compensated water level (widch contain all stesm) the zone j Twater and steam masses are given by the following, where j =. levzone+1,....Nbrana:
a.
: f.                          1                                                                  M.=ma, = 0.
      <                    q<                                                                  M,,,,,,, =. p =myx V                    ,,3, x C3 a,
Jhc fluidIvolumes are calculated as a function of level from the volume-versus-height tabular data
[Ilsted in Table.4.10-2 "via linear interpolation within the table. No extrapolation at either end l's
                              ~ performed; the first and last iable poln'ts define the applicable range. The first point is [h,,(= 0.),-
                              % (= 0.)], and the last point is [h , VJ1
                            $During~laitialization, the volumedersus-height data / function is employed to calculate the total volume
                      ,      for each zone j as followst forj=1:
V          = V          (Eg) 4.10 8
                                                                                          . for j =2,...,N,,,,,,,ng:
                                                                                                                                        .H V= rang '" Vw(E,,,gg) - [ V,m,,
* tel
(                              During the transient calculations, the volume-versus-height data / function is employed to calculate the
                            - water volume of the zone containing the compensated water level,j = levzone, as follows:
                                          -r                    <
y'~,                                                                                ;if j(=levzone)=l:                                                    W
                                      ;                                                -.V,, , ,g = V%(L,                        p,3,)
( if j(=levzone)>1:
                                                                                              .                  -        -          .H 1 V,,,,gg = V%(L,,,,,,,y,F -                          Viorana, -
X y
                      ' .i m(.) y
                                              .    ,4  _ ,    ,.              -.                                            .
0 m\ p60meetn4-4:o.ac.:ib on195 t                                                      ' 4.10                              REVISION: 0'
          ;        . Ic l[        '                  '
                              . -W;                    .          .
t                                        -
                                  ,~~        .                      , .
n,        ,                            _
 
E                                                                                                                  j r
      - 'Ihe steam volume of the zone containing the compensated water level, j = levzone, is then the following:
V , _ ,,g, =V mp,3g - V ,,, ,, ,g                              4.10 10  =
7 4
The zone j water and steam densities are simply the reciprocal of the water- and steam specific volumes, respectively:
1.0
                                                ' kwww.PRHB, "
y"""#""5
                                                                                                      ~ 4.10-11 Pua raan,
* y 1.0 e sana,
      'Ihe zone j water specific volume is calculated from the ASME stema table function VCL as follows:
: v. iang = VCL(P,,3,, T ,,,,,ana)                          4' O U The zone j steam-specific volume is calculated from the ASME steam table function HSS as follows:
h,,,,,,gg = IISS(P,,3 , T      ,,3g, S_,,3g, v    ,,3g)              4.10 13
,1 i
      'Ihe zone j water and steam temperatures are simply given by the zone temperatures, which are the j      fluid thermocouple measurements TF XXX (see Table 4.10-1). Ca e is taken to insure that the water        .
l    - temperature value' employed is at or below the saturation temperature and that the steam temperature -
value employed is at or above the saturation temperature:
T ,,,,y = min (T        ,,3g, T,,,3,)
T,,,,,,3,, = m W,,,,,,,,,, T,,,,,3,)
nW4un4 4to.no.:Ib.on195 -                          4.10 4                                  REVISION: 0
 
      .      ~ - ,                      . , ,            .                      .      -          . -  . . - -
where:
Tg my = TF-XXX,,,g                            4.10-14
                            . De saturmion temperature is calculated from the ASME steam table function TSL as follows:
P                                                                              - T;,,g, = TSL(P,,,,)                        4.10-15 s      I De pressure is set equal to the value from the FT XXXrRnR measurement (see Table 4.10-1) after'
                          ~
conversion from gauge (psig) to absolute (psia) pressure.
                        ; his' completes the discussion of the cwalations related to the left-hand side of the fluid mass -
fconservation' equation.
  ;                      "On the right hand side of the fiuld mass conservation equation, the calcula80n of the outlet fluid mass flow rate (to the SG-2 outlet) is performed directly from the liquid volumetric flow rate measuremen' (FMM XXX,,a%), due to the fact that the water flowing in the line remains subcooled (see Tabic 4.101 for the instrument channel ID). ' nus:
out (to $0) H,0,PRHR "    out (to $0) www PRHR 4.10-16 s                                                                  = max (0.,FMM-XXX,,,,,) x p ,,,gg xC i where:
C.i              =.      Conversion constant,(1 ft.8/sec.)/448.86 gpm ot                      :De water density is given by.that from axial fluid property zone 1 (at the bottom).
4 Although a liquid volumetric tiow rate measurement (FMM) is available for the inlet line, it cannot be irelied on for accurate mass flow' rate ' calculations due to two-phase flow. Bus, having calculated both
              ,          .the change in stored fluid mass (from the left-hand side) and the outlet fluid mass flow rate (from the
                      / right-hand side), the. fluid mass conservation equation is rearranged to solve for' (infer) the inlet fluid "i mass flow rate (from the HL 2)J t.
MM4un44to. on:1&on195 '                                            4.10-5                      REVISION: 0
          ~
y                        '
                                                            ,- 4      ,            ,        ,
 
b
          .y 1
4
                ; This completes the discussion of the calculitions related to the right-hand side of thd fluid mass conservation equadon.j
                . 4.10.2 ~ Fluid Energy Conservation Equation .                                                                    ,
                  'Ihe general fluid _(Ih0) energy conservation equation, which relates the change in stored energy with -
                                                                  ~
respect to time (the' fluid-energy' time derivative) to the energy rates in and out (due to the connected flow paths) and the energy addition rate due to other external devices, reduces to the following:
d[M x c, x (T-T,,,)]n,o,,ug .
g                            Om ara Hy u,qtana - O.m o. sG,) Hp,PaHR -
                                                                        +    Ot .=i spi. rana'                              4.10-17 i
            ,    where:
cp            =    Specific heat, BTU /(ibm 'F)
The left-hand side of the energy conservation equadon is approximated as follows:
d[Mxc,x(T-T,,,)},,o,,,g, L- @xc,xU-T,,,H,,,,,,,ana,                                .,
dt                          E.i 3
                                                                                                - At 4.10-18 N-- A[Mxc,x(T-T,,,))
                                                                            +                              .,ua, E,.i              At                                      .
l 1
                        .i
              .c                                                                                                                          1 i
c
                ;m:W1734-4tos :sta3t95 :                                    '4.10-6                                      REVISION: 0 j
t/'.'                            e i
                              .j                                                                    ,
 
                                                                                ,n.                ..        . ,.                . -    . . ~ .                , . . . .. ,
i.
A[Mxc,x(T-T,,,)}, ,Pana, _.
a:                        A[MxF-T,,,H,,,,,,g">
                                                        ~c_  P-,.
                                                                    ,x
                                < At ..                                ,                    gg
                                                                          -                                      -    ~
where:
                                                                                                .      M,"= Pana, A W1fana, P  m., .          www.PaHa,, ref                            , ,      ,,g T"*""' #*"5 ~T"*""' #""5
                                                      + cP.-.a.,x M w==#88%x                .
t "-t *-8 --                  -
4.10-19
                                                                                                                                                                                't 4
              'and.
A[Mxc,x(T-T,,,)],,,,, pang
* A[Mx(T-T      g ))_,,3g C      ..gx
                                        -At                            P gg Muaam.PRHR, - M,$.Pana, P                steam,PRHa,      rer g _g .            4.10-20
                                                                                                                                ~
                                                                +cPem,x M, sam.PRHR,xT""""#"""', _ ,,g                                  T"""-*"" 6 Ihe zone j water-specific heat capacity at constant pressure is calculated from the ASME steam table function CPL as follows:
x c,            = CPL (Pp ,ug, T,,,,,,3,,)                                                        4.1421 4
m:Wu73uto.. :tb.073195.                                            4,Io.7                                                              REVISION: 0
 
e w          I
  ,- ji .'
[1he zone j steam-specific heat capahity at constant pressure is calculated from the ASME steam table function CPV as follows:
  -t                                                Cp _, , " UMrRHR, T,,,,,,,g,, y,,,,,,,3,)
A.BH      .
LThis completes the discussion 'of the calculations related to the left-lund side of the fluid energy -
conservation equation.                                                                                              ;
                                                                                                                                      )
                . On the right-hand side of the fluid energy conservation equation, the calculation of the outlet fluid energy transport rate (to the SG 2 outlet) is given by the following:
            .7                                                                                                                        i
                                                -    Oo SC) HpfRHR " Oeut De 50)'emefRHR                                            ,j 4.10 23 aut go 50,) wmw,PRHR wom.PRRR oedst The outlet line water-specific enthalpy is calculated from the ASME steam table function HCL as I
                . follows:
h,,,,p%,,, = H CL(P      pa ,,, T    ,,,,,,,3,,, S,,,,,,,3,,,,,,,) -
4.BN 1he water temperature is given by that from axial fluid property zone 1 (at the bottom).
The energy addition rate to the fluid due to heat transfer from the metal is given by:
                                          ' hemsk Hpl.PRHR      (tube maak HpLPRHR + O(uda lum mesak Hp),PRHR                  -
* k{oudet tus maakHpl,PRHR l
mAsp600Wec4\l734-410.nas:1b-M3195 '                    4.10 8                                      REVISION: 0
                        -- (o
 
                                      'T 4      i
  .:'                    { ' g.                                          I 4
: Due to a lack of metal temperature data for the inlet and outlet lines, their contributions in the
: previous equation are ignored, i.e.:
p                              <
Ot w u      Wuptraan - 0.0                                ,
4.10-26.
                                                                ; G io  no. ' iakuptrana = 0.0 D
l'Ihe contribution from the tube metal-to-fluid Iwat transfer rate is calculated from the tube metal
              , , energy conservation equation, which is discussed below.'
                  . Finally, having calculated the change in stored fluid energy (from the left-liand side) and the outlet ifluid energy transport rate and metal-to-fluid heat transfer rate (from the right-hand side), the fluid                  .a energy conservation equation is rearranged to solve for (infer) the inlet fluid energy transport rate
                  ;(from thi HL-2).                                                                                                          ,
This completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the fluid energy
                  . conservation equation.
                  .4.10.3 Tube Metal Energy Conservation Equation t
                                ~
                      'Ihe general metal energy conservation equation, which relates the change in stored metal energy with respect to time (the metal-energy time derivative) to the energy rates in and out (due to heat transfer),              i I
                  . reduces to the following for the PRHR HX tube metal (note that here, the " ambient" is the IRWST fluid in which the tubes reside):
1 r'                                      d[Mxe,x(T-T,,,)]="    =*at PRm . _ Q{ tubs .mak H,OLPRilt _ Q(mbe            4.10-27
                                                                                                                            ..cahIRWST),PRH gg l
(                                                                                                                                          ,
                  ' Due to the loca:lon of the thermocouple instrumentation, the tube metal is divided i' nto four metal
                . segments. Table 4.10-3 lists the tube metal thermocouple channel ID and tube metal mass data for                            1 each tube metal' segment, which are required in the tube metal energy calculations.
I
                                                                                                                                          ,l J
  };l i  mar wc4u744io.no :iun3195 :                              4.10-9 ~                              REVISION: 0-
                      -        1                          -
1 p                                            ~
I
 
e    I s                        t b
                        \
4 w.
ilhe left-hand side of the tube metal energy conservation equation is approximated as follows:
d[Mxc,x(T-T,,,)),, oi,,, j A[Mxc,x(T-T,,,)],, ,,ty,--                      4.10                                                                                                                              '*
dt              ~ '-              . At L wher$:
a~ '
                        ~ A[Mxc,x(T-T,,,)},,, ,,,,,,,,, ~ '-
                                      - At>                          "**'""-          '-
4.10 29-T,"  ,,,i,,,3,,  - T,*d ..,.rasa, t "-t "-'            j The tube metal segment specific heat capacity at constant pressure is calculated as a function of the tube metal segment temperature from the metal c, versus temperature tabular data listed in                          l
.              Table 4.10-4, via linear interpolation within the table. No extrapolation at either end is performed; the first and last table' points define the applicable range. - The first point is (T,,, c,,J, and the last point is (T,., c,,,,,,). .
1 1his completes the discussion of the calculations related to the left-hand side of the tube metal energy conservation equation.
              ' On the right-hand side of the tube metal energy conservation equation, the tube metal-to-IRWST heat transfer rate is inferred from the IRWST fluid energy conservation equation, due to a lack of enough                  ;
              ' detailed information for rigorous heat transfer calculations.
1 Finally, having calculated both the change in stored tube metal energy (from the left-hand side) end          .
            . the tube metal-to-IRWST heat transfer rate (from the right-hand side), the tube metal energy conservation equation is rearranged to solve' for (infer) the tube metal-to-fluid heat transfer rate.
11his completes the discussion of the calculations related to the right-hand side of the tube metal energy conservation equation.
n-I i
: m:p4un44tomi:ib os195',                .          4,10 10                                        REVISIONi 0          ,
                                                                                                                                      '1
:j
                                                                                                                                      'l
(. j
 
l I
l TABLE 4.101 INSTRUMENTATION EMPLOYED FOR PRHR FLUID CALCULATIONS
                              ~ Description                                  Item
* Level (in.)                                                        LDP-802 Pressure (psig)                                                    PT-107 Outlet line liquid flow rate (gpm)                              . FMM-804 Zone temperature ['FJ/ Top Elev (in.)                              TF-804 4375
[ Bottom (outlet) to Top Onle0]                        TF-805 7.000 TF-809 50.000 TF-811 52.875 TF-803 4                                                                          57.000 LDP Comp region temp ('F)/Elev On.)                                TF-805
                                                                          /3.000 Bottom (outlet) to Top Onlet)                        TF-809 29.625 TF-811 57.000 l
I m                                                                                          l TABLE 4.10-2                                .
VOLUME VERSUS HEIGHT TABLES FOR PRHR FLUHJ VOLUME CALCULATIONS
,                                                                                              1 i                              Height                                    Volume              ,
(in.)                                    (inD              l 0.00                                        0.0 i*                                1.75                                      0.0 7.00                                      8713 50.00                                    1076.7 55.75                                    1513.4 57.00                                    1513.4 manp60mac4ttn4 4to.noa: tun 3195 -                                                          l 4.10-11                      REVISION: 0
 
9'                                            TABLE 4.10-3 DATA FOR PRHR TUBE METAL ENERGY CALCULATIONS (PER SEGMENT)
Temperature ID                  Mass Metal Segment                      ('F)                    . (Ibm)            .
1 (Bottom horizontal)                    TW-801                      37.0 2 (Bot 1/2 vertical)                      TW 803                      40.0 3 (Top 1/2 vertical)                      TW-806 .                    40.0 4 (Top horizontal)                        TW-808                      37.0 TABLE 4.164 SPECIFIC HEAT CAPACITY VERSUS TEMPERATURE TABLE FOR
                              . PRHR TUBE METAL ENERGY CALCULATIONS Metale,                          Metal Temperature
[Biu/Obm *F)]                                ('F) 0.1085                                    70.0 0.1109                                  100.0 0.1175                                  200.0 0.1223                                  300.0 0.1256                                  400.0 0.1279                                  500.0 0.1297                                  600.0 m:Wec4u734-4to.non:lb-073195 -              4.10-12                            REVISION: 0
 
l l
      'f                          -.                                                                                              ;
1 l
        , :4.11 Reactor Pressure Vessel -                                                                                          .I L ne reactor pressure vessel (RPV) model includes the lower plenum, core, upper plenum, and upper .
head. He vessel analysis includes liquid level and mass, core power, steam production due to core ,
s4          power, and flow quality.at the core exit.
                                                        ~
He core vessel is shown in Figure 4.11-1. A total of eight regions are modeled. De actual spans '
  ,          ' and elevations of the lower plenum, core, upper plenum, and upper head are used. Elevations are .                      l
                          ~
relative to the inside bottom of the vessel. : Volumes for supporting structures are also included so as .
to support the use of actual elevations and simplify coding algorithms.
            ' Figure 4.11-1 also shows the six axial core heater power steps.- Total heater power was varied during
          -. the tests; power history data is provided for each test. 'A top-skewed power distribution was used for
          ;all tests.                                                                                                                ,
Fluid thermocouple elevations in the core are shown in Figure 4.ll-L De fifteen locations include all                  ,
elevations outside of the core region. Where multiple thermocouples are provided at a given elevation,
          . the average was used in all analyses. Two problems were identified with the core fluid thermocouples:
                  . De core fluid thermocouples are located in instrumented rods, with one rod at the core center and the remainder at the core perimeter. Fluid temperature histories for core center and perimeter thermocouples were found to differ. His was attributed to smaller power-to-flow -                    j ratios for the perimeter heater rods than for the center rod due to larger flow areas. In order to best represent the average core temperature associated with the average flow area, the center-rod temperatures were used exclusively.
                  .-  De core fluid thermocouple histories were noisy. De noise was investigated and found to be unrelated to core thermal-hydraulic phenomena. A time-history smoothing method was selected to minimize the noise. This smoothing was applied to all core fluid thermocouples..
l          .LDPs available to determine liquid levels are shown in Figure 4.11-2. Level instrumentation problems
!            conunon to all tests were identified and are summarized below.
i*
          ' Values for LDPs spanning the supporting structures tend to be influenced by flow through'the c            supporting structures. De flow effect tends to bias the LDPs toward higher readings and may cause an LDP to read full during an entire test. Since the bias is a function of flow quality and flow rate,
;        ' the effect varies during the tests. As a result,' DP-ill and DP-114 were not useful; they read either full scale or clearly overstated the liquid levels.' These LDPs were not used in any analyses.'
P yy          LDP-112 generally read full scale. Figure 4.11-3 provides an uncorrected plot of LDP-112 and the
          ; adjacent LDP-113 data. LDP-ll3 is directly above LDP-112. During the period around m:we,ec4u734 411.nos:Ib 073195 I              ,      4,11.l'                                    REVISION: 0              ,
L g
 
d 4
                        ;1500 seconds, LDP 112 clearly, indicated that the level has dropped into the span of LDP-112.
LDP-112'falled to respoind.1LDP-112 was not used in any analyses.
                                                              ~
l 'Ihe pressure taps used in the vessel analysis are also shown in Figure 4.11-2. Since the pressure taps; (PT-107 and FT 108) are located at the top and bottom of the vessel, the pressures should differ due to .
the effects of water column density. _ Some problems were identified via comparison of the pressure
                      . gradients'of Matrix Tests SB01 and SB18.~ Figure 4.11-4 shows the pressure gradient (Pn.m - Pn-m) for the two tests.l'Ihe gradients are similar for about the first 2000 seconds,'after which the gradient .        - -
for Matrix Test SB01 deviates to a value inconsistent with the height of the water column.' 'Ihis was found to be due to an error in FT-108 for Matrix Test SB01. !To minimize the impact of pressure '                        .;
                    ' irregularities, RPV analyses are based on one of the pressure taps, which is selected on a test-by-test-
                      ' basis.. PT-107 was used for Matrix Test SB01 and PT-108 was used for Matrix Test SB18.
            ,            The pressure tap irregularities were found to be on the order of two psi. The potential impact of a two psi error is related to the importance of the associated change in water and steam properties. For most analyses this effect is relatively unimportant. . As discussed in Subsection 4.11.2.1, core steam
                    . production calculations may be sensitive to a two psi error,                                                                  i
                      '4.11.1: Core Vessel Model lhe core vessel model is shown in Figure 4.11-5. Eight fluid regions and six core heated regions are modeled. 'Ihe selected ievel instrumentation is shown. Fifteen temperature zones associated with the
                    - fifteen thermocouple elevations are also shown.
                        'Ihe spans of the selected LDPs differ from the fluid regions and temperature zones and are shown in                        .
Table 4.11-1, .                                                                                                            l LDP levels are relative to their lower pressure taps. To be consistent.with other elevations, region levels are defined relative to the inside bottom of the vessel, Region liquid levels are related to LDP readings as follows:                                                                                                ,
                              . . : . When the LDP reading is empty or less then empty, the region level is set to either the bottom
                            ,        of the region or the bottom of the LDP span, whichever is greater. In cases where the LDP lower tap is above the bottom of the region, as is the case in the upper plenum, this logic results in a minimum calculated liquid level and a void fraction constrained to a value less                1 than 1.
: f When the LDP reading 'si between empty and full, the density-corrected level is used.' If this                  ,
results in a level above the top LDP tap, the next method is used.                                            I l
l c                              .
When the LDP reading is full or more than full, the region level is set either to' the top of the'
                                    , region and the top of the LDP span, whichever is less. 'Ihe region is assumed to be full'of                  I l
J m:Wn4 411.mos:1b.on195                                ' 4,11 2                                      REVIslON: 0
                  -.<y
 
          .-        .g_            4      .                  -        _.            _.      . _, . . .            _    __ _        ._    ..
7..
liquid; the void fraction is set equal to 0. In cases were the LDP upper tap is below the top of
                              . the region,' step changes in region void fraction and mass will occur.when the LDP readings Lvary between full and less than full.
Y                The effects of this level and mass methodology are shown in Table 4.11-2.
                  %e fifteen temperature zones bound the thermocouple elevations.: De midpoints between the -
  .,'              thermocouple elevations define the intermediate zone boundaries. _ De top and bottom zone boundaries are set equal to the model top and bottom. Fluid and steam properties are assumed constant in each zone. Zone properties are based on the local pressure and temperature. The local pres.sure is based on i      4 l the selected pressure tap, the liquid levels, and the _ density effects of water.,
Region liquid masses and volume-based void fractions are determined using lookup tables that relate liquid levels to region volumes. These tables account for axial variations in the region cross-sectional areas.:
4.11.2 Core Power and Flow Model '
De core is subdivided into six axial heater regions that are 6 in. high. Ec axial-heater-region power distributions were the same for all tests and were constant during the tests. The core total power and -
                ' axial power distribution are defined below.
Core total power is defined as:
4-4.11-1 P.r = 2 {,.i P,
                . where:
Pi-                  =    Total heater rod power, kW
  .?                  1 P, ;                =    Heater rod power data, kW The heater rod instnament list is provided in Table 4.11-3. The power distribution is provided in Table 4.11-4.'
4.11.2.1 Core Steam Production - Tsat Method Core steam production and saturation line are calculated from core power, core fluid temperature, and local saturation temperature using the following steps:
                - Step li                    ' Determine the saturation line by finding the interaction between curves of local
                                            .saturati on temperature and fluid temperature.
wwsmuelmitm :nw3 95                                    ' 4. Il-3 .                                        . REVISION: 0
 
t k
              < Step 2:                L Determine the power above the saturation line.L Power above the saturation line is ~
i assumed to generate steam; power below this elevation is assumed to heat wateri I Step 3:;                  Determine steam production from power above the saturation ilne and the enthalpy .
                                                                                                                                                  ~*
of vaporization.
Fluid temperatures are defined at the thermocouple elevations. " The fluid temperature curve is;
            ; constructed by linearly interpolating between the elevations. The local pressures are also defined at.-                              -
l the thermocouple elevations. The saturation temperature curve is defined by determining the saturation .
temperature at the local pressure at the thermocouple elevations and linearly interpolating between the
            . elevations. - Starting at the bottom and searching in the direction of increasing elevation, the saturation line is found by finding the intersection between the two curves.
The temperature profiles for the entire vessel are used. ' As a result, the latersection may occur outside
            . of the bounds of the core. If an.intersecdon is not found, or the intersection is not in the core, then:
                    . . If the core fluid temperatures are above the saturation temperature, the intersection elevation'is set equal to the bottom of the core.                                                                                          1
* If the core fluid temperatures are below the saturation temperature, the' intersection elevation is set equal to the top of the core.
Power above and below the saturation line is defined by:                                                                                -
av or ==                                                                              i P=                      FTP, dz                              4.11-2
                                                                                                                                                        'l Pu = P7 - P.                                                                  ,
j where:
* 1 36"                =        Total height of heater region P..                =
                                                ' Power above saturation line Pu                =        Power below saturation line
                  ' FTP, ;              =.'      Fraction of total power for region bounding elevadon z
          ? Several methods for calculating steam and flow were investigated. The modeling of the core for steam
          , and flow calculations is shown in Figure 4.11-6. The calculations are based on properties at the three -
locations shown. l Properties ^at the saturation line are determined from the saturation temperature                                      I I
: auw4un4-4u.maailb 073195 '                                    4,11 4                                      REVISION: 0                    l j
                        .                .                                        _ -- -_ = _ - _ = - -__ _ - _- _ ___.____x    _ __-_-_ _ -
 
  ,    ,      -                    .                                              ~ - - .      -        --
          . calculated by interpoladon of the saturation temperature curve. Thermocouple elevations were selected
          . as proxies to' the core top and bottom elevadons; the corresponding thermocouple temperatures and '
,        Llocal pressures were used to calculate associated properties.
I i?
~
The' selected method determines steam production directly from power above the saturation line and--
          .the enthalpy of vaporization. Steam production from the core is calculated as:
2                                                              g , P,                                              4,33,3 fg.si wlere:
                ~ M,              n    Steam production
                . h,g .          =    Enthalpy of vaporization at saturation line The viability of this method for determining ' steam production is dependent on the accuracy of the saturation line calculation. Since the saturation line is the intersection of the fluid and saturation temperature curves, the accuracy of the this elevation is a function of the slope of the two temperature
        - curves. The saturation temperature curve is a function oflocal pressure and varies only slightly over the span of the core. The f! aid temperature gradient varies widely during the transient as shown for Matrix Test SB01 in Figure 4.11-7. The gradient is very small during steady state opemtion; .uid is small during the first several hundred seconds of the transient, and during long term cooling. Since
        ' the applicability.of this method is a function of the fluid temperature gradient, the range of applicability may vary from test to test.
4.11.2.2 Core Steam Production - DVI Line Flow Method Core steam production and saturation line are calculated from core power, core inlet enthalpy, and the DVI line flow rate using the following steps:
Step 1:                The core inlet enthalpy is based on the fluid temperature and local pressure in the lower plenum. Starting with the bottom core heated region, the enthalpy rise for
(                            each of the six heated regions is determined from the DVI line flow rate, enthalpy at the bottom of the region, and the core power in the region.
Step 2:                The saturadon line is identificd by locating the first rer, ion where the enthalpy exceeds that of saturated liquid and interpolating the enthalpy rise to determine the saturation line elevation in that region. The power above the saturation line is then calculated.
mNp60mme 73uit.noast,073195                            4.11 5                                        REVISION: 0
 
i-O-
Step 3:              Core exit quality is determined using the steam tables and the enthalpy at the top of the core. ' Steam production is then determined using the quality and 3VI line flow rate, f
      - The saturation line is calculated as:
i l
                                                          .m in.
f
                                                                                                                    ~
(hg,, - h ,) M =                          . FIP, ' dz, for M '> 0        4 1I-4 a -.
4 wtere:
sat line = bottom of core, for M = 0 M                =      . Liquid flow rate in'o t core = DVI line flow hu              =        Liquid enthalpy at saturation line 1
hgg            =        Liquid enthalpy at core entrance.                                                !
      ! Core-exit flow quality and core steam production can be calculated from the liquid flow rate and a core energy balance:
i P
h = h, , + I 2
4.11                                                                        .M X2 = f (h ,3 P7c)                                  4.11 6 M=X$  2 4.11 7 a"
2                                                      411-8 X 2Pt2 + (1-X)pv.2 a
l where:                                                                                                          -l h2              =        Mixture enthalpy at core exit                                                        ;
h,,2 h,,2        =      . Vapor and liquid enthalpy at core exit, respectively P 2 Pa2 -        ='      Vapor and liquid density at core exit, respectively lX 2
                              =        Flow quahty at core exit
          . a2
                              =    L Flow void fraction at core 1
m:W4u73411.oon:thon195                                  4.11-6!                                REVISION: 0 1
  ~
_      ,,                                                      ._________z______.__
 
i
        .;                                  4 Q
V.i l'
            - {-
            .1 -
                      . Pre .
                                        =    Pressure at top of the core f (h, P)      .=    Sterm table function for quality,                                                                ,
r
                                                                                \:
                . The viability of this method for determining steam product 0m is dependent on the assumption that the                      :j i                DVJ line flow is representative of the flow into the core from the lower plenum. . This assumption clearly does not apply during steady state operation. During the first several hundred seconds of the
                . transient the DVI line flow is not representative due to draining of various components, which includes s.
the steam generators, hot legs, cold legs, and pressurizer. . After ~500 seconds, tite DVI line flow is a
                  ' good represemation of the core inlet flow.
This method is relatively insensit!ve to the core temperamre gradient. The effects of pressure errors are primdrily limited to the change in mixture enthalpy at the top of the core As a result, this method is well behaved during long te    cooling and is preferred over the Tsat Method for this phase of the -
transient.
j i
i i
I i
a                                                                                                                                                j l
1 1
i f
i l
1 I
m:W4\m&411.non: b-on195 -                          4,j 17                                    REVIs!ON: 0 W
  <- -                                                                                                                      _____.___._______o
 
l' k                  s f                                                      .
TABLE 4.11 1 CORE VESSEL MODEL GEOMETRY Level        Bottom of -    Bottom          Top of -
R6gion .                  . Instrument        Region        of LDP          Region        Top of LDP
* Lower plenum -                        LDP-106          0              2                6Al        10.22
      / ll~                                        LDP-107 Lower core plate                      LDP-108          6.41          2~                9.91      10.22
,          Core -                                  LDP-138          9.91-        10.22            50.86        50.17 Core plenum                            LDP-139        50.86          50.17            52.75        74.13 Upper core plate                        LDP-139        52.75          50.17            53.5        74.13 Upper plenum 1                        LDP-113        53.5          58.71            74.42        77.83 L'          Upper support plWe                      LDP-115        74.42          77.83            77.42        97.58 Upper head                              LDP-115        77.72          77.83            97.58        97.58 4
                                                                . TABLE 4.112 MASS METHODOLOGY EFFECTS Region                        Minimum Level Effects                Maximum Level E#ects Core                              Minimum mass > 0                  Small step changes in mass and void fraction Maximum void fraction < 1        when level varies to/from top of LDP span Upper plenum                      Minimum mass >> 0                None Maximum void fraction << 1 Upper head                        Minimum mass > 0                  None Maximum void fraction < 1 a
TABLE 4.11-2 HEATER ROD INSTRUMENTATION
,                                                                                                                              a Pi            instrument Nanw Pi              KW-101 P,              KW-102 P3              KW-103 P.              KW 104 m:\sp600twc4\t 734-4 I t .non: I t>o73195                  4,11 8                                        REVISION: 0 f
 
TABLE 4.114                      -
                                                      ' POWER DISTRIBUTION
                                              ~
    ,                            , Axial Heater Region              Fraction of Total Power in Region
                          .1, bottom beater region                                    0.19367
^
2                                                          0.24293 k,                        '3                                                          0.22487 4                                                          0.1798 5                                                          0.1172
                                                                                                                          .l 6, top heater region                                      0.4153                                q l
1 E
I TABLE 4.115                                                      l OSU TEST ANALYSIS PLOT PACKAGE FOR SECTION 4.11                                              1 Plot                                                                                                              I Number        Component              Variables            Units                    Description                    J
              !        Reactor Vessel      N/A                    N/A        Reactor Vessel Geometry                        l H
2        Rextor Vessel      N/A                    N/A        Rextor Vessel Level and Pressure              l Instrumentation l
l 3        Reactor Vessel '    LDP-il2                in.        Uncorrected Levels Results of Test SP18        '
LDP-il3 L
4        Reactor Vessel      Delta-P =            psi        Pressure Gradients for Tests SB01 and SB18 -  j PT 108 - I"T 107 l
  ,.        5        Reactor Vessel      N/A                    N/A        Reactor Vessel Model                          !
)                                                                                                                          !
6        Reactor Vessel      N/A                    N/A        Modeling of Core Steam and Flow Calculations
            .7        Reactor Vessel      Core Temprature        "F        Core Temperature Gradient Mw Note:                                                                                                                  1 PLOTS 3,4,'AND 7 ARE NOT INCLUDED IN THIS NONPROPRIETARY DOCUMENT.
mhp600\sec4il734-411.aon:1b 080195 -                      4,11-9                                        REVISION: 0
 
  -      -      - .      _,              ._.          -    . . . .      ._. - . _ . .                            ,    x  1 ,
    .sv                                                                                  -
s 4 s
                          *ELEVAT!ON'                                                  '
                            .IN' INCHES ~
THERMOCOUPLES --            ..
97.5a r
_ ,(y_
REGION 8 e7.12                                  UPPER LEAD .
                                                                                                          - 80.11 77.42-REGIOPL7/ UPPER SUPPORT PLATE 74.42-
                                                                                                          - 67.73 REGION 6                  - '"
l                                                                          UPPER PLENUM l
l                                59.50 -
l:
                                $3.50-                                                                  - 55. 2 52.75-REGION 5/tretM CORE PLATE E                      REGION 4/ CORE PLENUM        g    - 51.86
                                ,, ,_        g.
49.13 -      5-                                                    g    -49. l3 IN 43.i3 -                                                                  - 43,i3
                                                    $fw I:
I N 37.13 -                                                                - 37.13 m
31.13 -
T"*                        REGION 3                - 31.13 CORE
                                                    $$m I N 25.13 -                                                                  - 25.13 N
I N 19.13 -                                                                - 19.13 -
sg_
I N.
13.13 -                                                                                          '
10.50 '
                                    ''                                                                        10.22 REGION 2/ LOWER-CORE PLATE 6.41 REGION I LOWER PLENUM                    - 2.00
,                              'O.00 l                                              L- INSIDE BOTTOM OF LOWER PLENUM-i 1
                                                                                                                                      ~'
Figure 4.11 1 Reactor Vessel Geometry REVISION: 0
                    ~m:Wc4\1734-411.nneilb.073195 -
 
                                                                                          ,y'',.._.                                    - ~,                            -        .-      -        -  r,-        - - - - - - -                        -- -- - -- - --
                                                                                                  -E                                                                                  ,
mz ;)e-                                                                    , '                                                      f      t d
g  I, ,                              ..:
                                                                                                            ,T5                                                                          x.
                                                                                                                                                                                          <1
            ,> f , L/, s-                    4                        '-''
                                                                                                    ^f
                                                                                                                                              ,    t q;
j - ;                                                                                      c      . .p. .                                                -
h q ( ' ''' ' ,
j,
                                                                                                                                                      ,5^12'
                            %                                                    I                                                    y                                                                                                                  A p
s          3 r  / - b 1'
                                                                                                    .e.:
v
            *~
p}):{.y; 5
i 8 -                                    ,
4 1                                    y                                                4 4
4                                                                                                        .I_.-                                                      ;
y                              6 4
4 6
f t-I*-                                                                            ~.
                                                                                                                                                                        . REGION'S'.                            s f                                        /                                    3
: UPPER HEAD (giis;-                                          4
          ,                                                                                                                                                                                                                                                                q
                                        %                    I
_''                                                                                                                                                                        L 1 l.
                                                    ,              J:;                                                                                    '
                                                          '                                                                    ,'?-
}'
a:                                                                    1        . v,.
                                                                                  .. 7 4
                                                                                                                                      ' REGION.7/ UPPER SUPPORT PLATE .
()P-il4 e                                                                                                                                                                    .
(%-113..
                                                                                                                                                                ~ UPPER PLENUM:
                                                            .                                                                                                                                                                        l12 l'
m umN ShM Lure PLATE REGION 4/ CORE PLENUM-y.ggg 9, .
127.
                                                                                                                                                                                                            ' a' e                                                                                          (p.llo e                                                                                                                                                                                                            g
,.                                                                                                                                                                        REGION 3'                                                            ty.
o                                        ,                                                                              ge                                                  CORE                                                              130 b                                                                                                                                  N
(              lQg
; il g_
Z v
3 O                                                                                                                                      REO!ON 2/ LOWER CORE PLATE
: : s ,'                                                                                                    ~
...                                                              - Ly-106                                                                                              REG!ON I                                    (%I08 -  - -
i t
Ly 107                                                                                                                                                                                                                  i
,                        +
LOWER PLENUM                                                                                                                    l e.
                                                                                                                                                  '                                                                                                                                          j u
i' i
e c
I yi-                  , ,
l Ii k l '_f f s i                                                                                        I Figure 4.11-2 Reactor Vessel Level Instrumentation
$'                                                          .g                          s 4
:Ays . a.. , g ,              ,
fvt.1 '                                        t                                  '                                                                                                      '
                                                        ' 'm:W\l?34 4115ce:lMr1319$ -.                                                                                                                                                    '
REVISION:'0 1
0:; &:                            ,                              .<
                                                    .,..,m              t
                                                  ,., }.      2            :. .
i
                                                .p y;            -e                                                                            4                                                                                                                                            s
                                                            ~
p' .c
        .>5 p            -Q[1' ,$ ,
e                        , c.
                                                                                                        .q-t            h, >f
                                                                                                                          , '.                                .. _, ;      .~;.                                                            ,
                                                                                                                                                                                                                                            ~ -          -                    ~      -
 
i cn f.
                              --[.
                                            .,                          _[,,
  ..-      T              , j; v'-
g                                                                                                                                              -
r
                                                                . c .-  :
i
:-ELEVATION                              *
                                                                      . IN . INCHES -;y ' '                                                                        -- TEMPERATURE''
* ZONE!
1                                      97.98 15 ti!ss-                                                                            1 REGION 8  .
                                                            ,                ; 57.12                          ,
UPPER. HEAD'                                      ,
i 77.42 .
REGION 7/ UPPER SUPPORT PLATE':      -
a
* 13 REGION 6
                                                                                                                                      . UPPER PLENUM -                      12                        !
IB.50 -
Il 53 50 6 ,"''                                        REGION 5/lmM L e PLATE REGION 4/ CORE PLENUM                    10
                                                                            - 50.m-49.13 -
g                                                                9
_                                                                                  _                      r m e              .e                                                          .
zu 4                                                                              43.13 --
8
;. -                                                                                                        m
!'                                                                                                          E*
                                                                            . 37. is -                                                                                      7                            ,
i-i
                            ,                                                                              m H
I
* i
'                                                                                                                  N si. is -                                                  REGION 3                        6                            i e                                  CORE T*
..                                                                            a. is -                                                                                      s
: n.                                                                                                          g                                                                                    .
                                                                                                            >= N IN
: t.                                                                          . 19.13 -                                                                                      4 t-e ,
'                                                                                                                N                                                                            d 13.13 -                                                                                    3 REGION 2/ LOWER CORE PLATE                        2 6.41
!? <                                                                                                                                      REGION I                                                        f
"                                                                                                                                                                            I LOWER PLENUM 0.00 L--INSIDE BOTTOM OF -                                                                              I
        . .                                                                                                    LOWER' PLENUM-                                                                              l
: u.          p
                    ,.                  4
:(                  ~ 1
                                                                    ,                                                        f Figure 4.11-5 Reactor Vessel Model                                        j
                                                                                                                                                                                                      ^1 .
                                          , ?. '                                                                                        ,
l
                                                    -1 m:W4\1734-411.non:1t>073195 -                                  '                                                      REVISION: O                l a                          . y
                              ~
                                                                                                                                                                                                    -1 a                                              >
3 4                  s          ..
g                        'ri.".,':                -r 4y.,                        ,                                                        ,,.                                            ,
 
1 1
                                  .s,                            ;-
            '/; ) 's                        f a          4 1
t              t 4
1
                                                                                                                                    \
      .                                                                                                                            l
.o ;
M = totalnow rate w                                                                    M, = steem flow rate                                    -
1 1
9 il
                                                  - y % X, a s~                              core exit -                            i N Po P.
1 i
j y      h,,, hw            -            sat line '
1 P.
P 4.
ho                                core entrance il M
l' k
Figure 4.ll 6 Modeling of Core Steam and Flow Calculations
                      , m:\ep600wc4\l734-411.aca:I Mn3195                                                      REVISION: 0        .
h
 
s ,.
d n
f4.12 Downcomer;
                                    ~
i-l-                        !The downcomer consists of the cylindrical volume in the RPV surrounding the core and upper plenum.
l                            -Its component interfaces include two DVI lines, four cold legs, reactor vessel lower plenum, and Y
                                                                                            ~
reactor vessel upper head bypass gaps. The downcomer is modeled separately from the other reactor .
vessel regions. Parameters calculated for the downcomer include 11guld level, reass, flow from the
                        . DVI lines,' and flow in the lower plenum.
:W LDowncomer instrumentation used to analyze the test includes two LDPs that measure liquid level, and thermocouples that provide fluid and metal temperatures. - 1he LDPs are positioned at different circumferential locations and span nearly the full height of the downcomer.
4.12.1. Downcomer Level and Mass -
LThe downcomer fluid temperature distribution is defined by dividing the volume into a ventical array
:    of temperature zonesi Where multiple thermocouples are provided at a given elevation, the average
                        - temperature is used. Axial midpoints between the thermocouple elevations define the intermediate
                          ~
zone boundaries. The top and bottom zone boundaries are set equal to the top and bottom of the                          ,
downcomer. Fluid and steam properties are assumed to be constant in each temperature zone. Zone properties are based on' local pressure and temperature.. Local pressure is based on the pressure at the top of the reactor vessel, the liquid levels, and the density effects of water.
                        - The downcomer liquid level is determined by averaging the two LDP readings and applying density                              i corrections for the density difference between the reference leg and the measured water column.                          I
                        - Downcomer liquid and vapor mass are determined using lookup tables that relate liquid levels to volumes. These tables account for axial variations in the cross-sectional areas. Mass calculations are                  j I
done on a temperature-zone basis and employ the temperature zone densities.
4.12.2 Downcomer Flows The two DVI lines provide flow to the downcomer from six components: the IRWST, the primary sump, the two CMTs, and the two accumulators. The lines are fully instrumented with liquid flow
                        . meters.
            =
Total DVI line flow can be calculated directly from the overall flow meters or by summing up the
                        . Individual flows. DVI line flows are calculated by,                                                                          i J
I l
i 1
J          4 m: Win 4 412.nce:60M195 4                          . 4.12-1 :                                REVISION: - 0
                                                                                                                      -g                gM      " e
 
                +                                    -
son i = Mruu-2os                                      4.12-1
.                      or:                                                                                            ,'
                                                'Movt s ' " Spuu-7oi + Spru-ooi + Mn Ei-5oi + Sruu-4:
                                                                                                                          .4.12-2 j-                                                                  Movi, .= M ruu-2.                                      4.12-3
                      'r o
                                                        ~
                                                ~ ov! 2 .."      1402
* FMM-902
* FMM-fot
* FuM 42.5 where:
M oyi r          =  'DVI line liquid flow rate for DVI line i, Ibm /sec.
M,yy. ,          .= - Flow meter liquid flow for FMM-xxx, converted from gpm to Ibm /sec.
based on thermocouples and pressure taps selected to provide conditions a.'                                      representative of flow meter conditions 1                      Both metixxis for calculating the DVI line flow are provided; user inputs control the selecdon of the method used to calculate the DVI line flow into the downcomer. The downcomer calculations in this report are based on readings from overall flow meters FMM 205 and FMM 206.
4.12.3. Cold Leg Flow                                                                                              i Liquid and vapor flow rates are calculated for the cold leg, as shown in Subsection 4.18. Overall cold-leg flow into the downcomer is calculated by:                                                                  .
                                                                                                                                      *I i
4            4                                                  J 4.12 5 Mct, = E..t -M.cu+[$(cu v
i.i                                                    ,
1 where:                                                                                                              1 1
I 4                          Mr            .=    . Total mass flow rate into downcomer from cold legs, Ibm /sec.                          I l
                            . M,g          =    Vapor mass flow rate from cold-leg i, Ibm /sec.                                        )
1Macu          '=    Liquid mass flow rate nom cold-leg i, Ibm /sec.
                      '                                                                                                                    1 l
4 i
l r                ; ep600mc4unut2.mos:twrni95                          .4,12 2                                . REVIslON: 0
                                                                                                                                          ]
 
J l
                                                                                                                -i
              ? 4.'12.4 !Downcomer Flow into Reactor Lower Plenum -
              - Downcomer flow into the reactor lower plenum is calculated by mass balance:
4 1
                                            . Mow . = . Mon ,:+                dMD "                  14.12 6 '
ons j + M g    dt -
s r:
I dMow = AMg nw ' + AM,, o 4.12-7 dt              . At :
:where:                                                                                            .
                  'M an,M,,no ='      .. Downcomer liquid 'and vapor mass, lbm t            -=    - Time, sec.
                    $p, .        =-
Downcomer to, lower plenum mass flow rate, Ibm /sec.                    ,
i 1
                                                                                                                  )
a-l
    ,.                                                                                                            1 I
I 1
              - iWe4\1n4-412.naturn195                        '4.12-3                          - REVISION: 0      l
 
      .              1:
                                        ',h''
e
                                                    .c 1
                                                                                                                ~ TABLE 4.121                                        =l DVI LINE FLOWMETERS DVIima                                                Flow Measured for C:d:::sts      Flow Meter                -l
                                                                                                                                                              '4
: DVI l =                                    IRWST -                                    FMM 701 -
Pnmary sump                                FMM-901 CMT1:                                      FMM 501                  .
ACC-1                                      FMM 401 -
s.
Overall DVl 1 flow :                        FMM-205 DVI 2                                      IRWST                                      FMM 702 -
Pnmary sump                                FMM-902 CMT                                    FMM-504 -
ACC 2                                      FMM-402 Overall DVI 2 flow                          FMM-206 i:
A
(            f i
k
$~
i'
                                                                                                                                                                =
,.~
f,'.'
i i
i:
F              4
(
E 1
4
                            .si:Wu?34-412 on:lW3195                                                                4.12 4                    . REVISION: . 0
                        -+                                                                                                                                            (-
        . ..m      _- .      ___,-_________t            _ _ . _ _ _ _ _ _ . _ _ . . _ _ _ _ _ _ _ _ , _              , ,.    ,.-- , .          - - - - . --
 
4.13 Steam Generator Primary Side The AP600 design includes two steam generators, which under normal operating conditions provide the heat sink for reactor core heat removal and steam source to power the turbine. The OSU test
  =    facility incorporates two simulated steam generators (SGs). For the purposes of developing mass and energy balance equations to represent the thermal hydraulic performance of the RCS primary side, the primary side'of the simulated steam generators is considered as three interconnected sections:
    ~
            . Inlet plenum
* 1 Tubes (both uphill and downhill sides)
            *: Outlet plenum' The mass and energy balance equations then, will be developed by considering the equations'for each of these sections.
4.13.1 Inlet Plenum 4
A general mass balance equation for the inlet plenums may be written as:
f
* 4'I 3'I
                                                        =  s o,,x - M e-Tuss where:
M                =    Mass of working fluid, Ibm
            $              =    Rate of mass flow, Ibm /sec.
t                =    Time, sec.
and the subscripts:
IIL X            =    Designates a hot leg where:
X =1 - SG-1 2 - SG-2 IP              =    SG inlet plenum IP-TUBE          =    Interface between inlet plenum and tube bundle of SG SG X            =    Steam generator X =1    SG-1 2 - SG-2 auwaxh=c4u?34-413.aoa:15073195                    4.13-1                                  REVISION: 0
 
y                    4 e
Similarly,' the energy equation for the SG ' inlet plenum is written as:
c, 8 *'  = , Stat- xhuix 4,7u,, ,o x-h yrx - de so x werAt. " Or so X AMB i where:
c-p          K=.      Specific heat of working fluid, Btu /lbm *F                                    ,
iQ              r=      - Heat loss (gain) rate, Btu /sec.
                      .T?
1=        Fluid temperature, either vapor or liquid phases,.*F and the subscripts:
    '                                                                                ~
0 AMB-        -s- - Ambient conditions associated with inlet plenum METAL'        =      Metal mass ofinlet plenum MIX-          =      Fluid mixture conditions -
All other parameters and subscripts are as previously defined.
4.13.1.1 : Mass Balance
                  'Ihe mass stored in the' steam generator inlet plenums is' calculated from level measurements in the plenums.o The level measurements must be compensated for temperature differences between the fluid in the plenums and that in the sense lines of the instruments. The data channel ids of the level,,
pressure, and temperature instruments to' be used in calculating fluid mass 1 : r inlet plenums are listed in Table 4.131. 'Ihe following approach was used in performing ths          .erature compensation of the level instrument output and calculating the fluid mass in the SG inlet plenums.
Step 1:                First, compensate the readings of the inlet plenum level transducers to account for
: temperature differences between fluid in the plenum and fluid in the reference legs of the instrument lines. As noted above, the channel ids of the two level                  ,
transducers to be compensated, one for each SG, are identified in Table 4.13-1.            l
                                        'Ihe instruments used to measure local pressure and fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.13-1.                    ,
Step 2:                The local pressures and temperatures measured by the instruments identified in Table 4.13-1 are used as inputs to' calculate the thermodynamic properties of the
                                      - fluid in the inlet plenums:
Pr
                                                            *  - Pr (P, T) -    p, = p, (P, T) -
                                                                                                                      -4.13-3
                                                      - h, - ' = h, (P, T) ~      h,  = h, (P,T)
          #    [ mAnp60(Mc4\l?34-413.oon:1b473195                        '4.13-2                              REVISION: 0 r-                    g
 
where:
:h-              =. Enthalpy of the fluid, evaluated from ASME steam tables, Btu /lbm P-              =-    : Local pressure in hot leg associated with steam generator under a
consideration, psia T                =      Local temperature of fluid in sump tank. 'F.-
p'              =    ' Density, evaluated from ASME steam tables, Ibm /ft.'
and the subscripts:
          'f-              =      Liquid phase of water g-              =. . Vapor phase of water -
      - Again, the data channel ids of the instruments to be used in the calculation of the thermodynamic properties of the fluid in the SG inlet plenums are given in Table 4.131.
Step 3:              Using the compensated liquid level and the inlet plenum volume as a function of height, the volume of liquid in the plenum is ~ calculated:
V,, , ,o x : = V(1),,a x x LDP-XXXcoup.                            4.M where:
          =V                =      Volume, ft.8                                                                    ;
          . V(1) :          =      Volume as a function of elevation, ft.8/ft.
LDP-XXXcoup =          . Compensated fluid levels data from level transducer identified as l
XXX      =  209 SG-1 inlet plenum (see Table 4.13-1)                            '
214 SG-2 inlet plenum                                              j
  ,-  The subscripts f, g and SG X are as previously defined.
Step 4:              The 11guld mass inventory in the primary and secondary sump is calculated as:
^*
M ,_ ,- p ,, ,3a xxVe sa x                                4.13-5 l
l l
1 m:pc4 sin 4-413 co:itwr3195                          4.13-3                                    REVISION: 0 _
a l
1
 
4 All parameters and subscripts are as previously defined. The mass of vapor in the SG inlet plenum is then calculated as:
M,, , ,o x = p,, , ,o x x (VwrA        -V,,,3ax)l                    4.13      ,
                                                                    . so x                                          ,
where:
V mg              =      Total volume of the SG inlet plenum ofinterest All other parameters and subscripts are as previously defined.
  ?
Step 5:            ' 1he total fluid mass in the inlet plenum of the steam generator of interest is then calculated by summing the mass associated with each phase in the plenum:
M,, , ,o x  =
(M,,,+ M,,,),ox                                4.13-7 Step 6:                'Ihc rate of change in mass inventory of the of a SG inlet rienum may be approximated by differencing two consecutive calculated values of liquid mass:
d M , ,o x  ,
_ M, ,o x      ,
(M,,o x, , - M,,o x, ;.3)                4,;3,3 dt              At                    i, - t,,,
where the subscript:
I                =      Index of the data and time arrays All other parameters and subscripts are as previously defined.
The total mass flow rate from the hot legs into the SG inlet plenum is calculated in the hot leg                  .
calculation module. 'the general mass balance of Equation 4.13-1 is used to solve for the total mass flow into the tubes of a given SG.
mwm4\m4413.aos:t5073195                              4,13-4                                  REVISION: 0
 
4.13.1.2 Energy Balance
          ' Equation 4.13 2 defines the general form of an energy balance for the steam generator inlet plenum,
          . De plenum may contain both vapor and liquid at the same time. The energy balance must account for
'*--          both phases of the working fimd. Rus, the left hand side of Equation 4.13 2 may be expanded as:
d(Mr so xT) .                          d(T,)        .
d(M .r e so x) '
dt.              ' ' ' '' " 8
* dt      "'  '~                dt 4.13-9 8                            8'8 *
                                          + Cr .s M,, , ,o x          + c,,, (T, - Tay) where:
Tasr              =      Reference temperature,32*F All other variables and subscripts are as previously defined.
Writing the preceding equation in its difference form, the rate of change of energy associated with the              j fluid in the SG inlet plenum is calculated:                                                                          i l
i d (M                                AT                                                l C,          so x) = c,, , M'' ' *8            +
S'    ' ~ T"8'}
At 4.13-10
: f. P so X
                                                  + C,, , M,, , so x AT, + c,, , (T, - T,fp)s M . e so x i
ne data channel ids of the instruments to be used to evaluate the thermal transport properties for this calculation are listed in Table 4.13-1.                                                                              ;
    ~
1 De energy rate of chacj of the SG inlet plenum is expressed as:
4.
dTM ^
Qesoxurra = M e sc x ugra x cp. wern x                                        4.13-11 m%wmec4un4-4134ae:1bc73195                              '4.13 5                                      REVISION: 0
 
All variables and subscripts are as previously defined. Representing the preceding equation in its difference form:
                                                                                  -AT
* Oe so x unn - Me so m una
* Cr . wan x                                4.13            For these calculations, the outside surface temperature of the SG inlet plenum will be used to represent the average temperature of all the inlet plenum metal. He specific data channel ids to be used for -
these calculations are listed in Table 4.13-1.
The heat loss from the inlet plenum of each steam generator may be represented in the form:
e so x suu                      4.13-13 Qe'so x ma = U e so xAe so x        g where:
              -A              =      Effective area of SG inlet plenum being considered, ft.2 U              =      Overall conductance between SG inlet plena outside surface and ambient, Btu /hr.-ft.2 .p and the subscript:
SURF          =      Outside surface of SG inlet plenum
        - All other variables and subscripts are as previously defined.
1
        ' Rewriting the previous expression in its difference form:                                                    ,
l
                                                                            '8 Orsox m ,= U , sox A, ,a x t
De rate of energy loss to the ambient may be calculated using data collected from the inlet plenum                l
        ' surface temperature instruments identified in Table 4.131.
        - De rate of energy transport associated with the flow from the hot leg into the steam generator inlet plenum is 'calculated and available from the Hot Leg calculation module. Rus, the general energy 4                                                                                                                        '
        - equation,4.13-2, may now be solved for the product of the total mass flow r.nd enthalpy associated                  I with that mass flow into the SG tubes. From the general mass balance equation,4.13-1, the total mass              j i
m:Wu?34-413. ace:!b-073195                        4,}3 6
                                                                                                                          ~
REVISION: 0
  -                                                                                                                          1
 
flow into the SG tubes is calculated. Knowing the enthalpy of the liquid and fluid components of the 4      mass flow into the SG tubes, the quality of the flow into 5e Sr' '.Jxs. may be calculated using the following equation:
Se -TUse so x hug = (1-X) Ni m-ms so x h, + X N1,.m 3a x h,                4.13-15 where:
X                =    Local volumetric quality
        . and the subscript:
mix.            =    Liquid-vapor mixture
: All'5ther variables and subscripts are as previously defined.
4.13.2 Steam Generator Tubes De general mass balance equation for the tubes in each steam generator may be written as:
l
                                                * * * ' * = Ni e-Tuss so x - bs-or so x                    4UM whe;e the subscripts:
TUBE            =    Abe bundle of an SG TUBE-OP          =    Interface between tube bundle of SG and SG outlet plenum All variables and other subscri;xs are as previously defined. Similarly, the energy balance on the tubes  l of a steam generator is expressed as:
UP d(M Tb          -
MM P-ME SO X e                                      gt                                          ME TUBB-OP 30 X        4,} 3.}7
                                                  - Q BETU SO X MErAL, ~ O NU -SEC
        > m Wunuts.moe: tion 195                                4.13-7                                REVISION: 0
                          /
I I
 
1 4
                      .where the subscripts:
                            ~- MIX ~            =-      Local fluid mixture conditions PRI-SEC -          =.    - Primary to secondary heat transfer 1
All variables and other subscripts are as previously defined.
4.13.2.1 - Mass' Balance '                                                                                      -
The mass stored in the tubes of each steam' generator is calculated from level measurements across the
;                      hot leg (up-hill side) and cold leg (down-hill side) of the tubes. Like other level measurements taken with the test facility, these measurements must be compensated for temperature differences between
                    - the fluid in the tubes and in the sense lines of the instruments. The data channel ids of the level, pressure, and temperature instruments to be used in calculating fluid mass in the inlet plenums are
: listed in Table'4.13-1. 'Ihe following approach is to be used in performing the temperature compensation of the levels instrument output and calculating the fluid mass in the SG inlet plenum.
                      . Step 1:                First, compensate the levels readings associated with the tube level transducers to account for temperature differences between fluid in the tubes and fluid in the reference legs of the instrument lines. ' As noted above, the channel ids of the four level transducers to be compensated, two for each SG, are identified in T ' able 4.13-
: 1. 'Ihe instruments used to measure lccal pressure and fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.13-1.
Step 2:                  The local pressures and temperatures identified in Table 4.13-1 are used as loputs to the ASME steam tables to calculate the thermodynamic properties of the fluid in the inlet plenum:                                                                          -l l
p, = p,(P,T)            p, = p, (P, T ),
4.13-18
                                                            . h, _ = h, (P, T )      . h, = . h, (P, T ),
                    - All variables and subscripts are as previously defined.
EStes 3: -              . Using the compens ated liquid level and the volume in the SG tubes as a function            ,
of height, the volume of liquid in the tubes of a given SG is calculated as:                i Vt ma n      =
V(ab, n x LDP-XXX            ,
4.13-19 l
l m
              ~
LmhWhef.1734 413.aoa:lb473195' .                            4.13-8 ;                                REVISION: 0 l
 
1 h!                                                                                                                                                                      A I
s (where the subscript:.
LXLJ        <      =>    Side'of the tubes of a given SG being considered:
                                                  ? XLL        ='  HL h hot-leg side J T CL~- cold-leg side s
            ,    L All othir variables ~and subscripts are as previously ' defined. The total volume of liquid in the tubes of - '
,,                La given SG is then calculated as:                              a ..                                                                                    j
                                                                                                                                                                          -J NM
                                                            ' V r.'wsa ; = . . V, w,,, g + V.r wass ut l
[It follows that the volume of vapor in that SG tubes is calculated as:
1
        - ,                                                  V,, w,,,  = - Vw ,o m g -..V ,, w ,,3                                                        4.13-21:      )
l where the subscript:
                        ' TOTAL
                                            =    Total volume of the tubes bundle of a given SG, ft.S-
                ' Step 4:                  Accounting for a difference hi fluid temperature between the hot leg and cold leg s      . sides of the SG tubes, the liquid mass inventory in each side of the SG tubes of interest is calculated as:
M,, y,,, n = p, x V,, w,,, w                                                                4.13-22 All variables and subscripts are as previously defined. The total liquid mass in the SG tubes is then calculated as:
M,, w,,, = . M,, w,,3 et + M .r wass at                                                          4.13-23 g
The mass of vapor in the tubes of the SG ofinterest is then calculated as:
*                                                                  =                                                                                      4.13-24
                                                    . M ,, w ,33      ps.wass x (Vyg        -Vinsu)
JAll parameters and subscripts are as previously defined..
              ' Step 5: -              i 'lhe total fluid mass in the tubes of the SG of interest is then calculated by                                                  ,
L summing the mass associated with each phase in the tubes:
I                                          [ Mw  ,33 _ = '( M ,, w ,,, + M ,, w ,,3).                                                      4.13-25 L            . =%dico c4u?34 4ts..a :Ib473tos 1                            : 4,13 9.                                                                  REVISION: 0 6
 
Step 6:              ne rate of change in mass inventory of the sump tanks may be approximated by
                              - differencing two consecutive calculated values of liquid mass:
1dMrusu            AMrusu          (Mmd i Mrusa. :-i)
                                                    ,                ,                                          4.13-26  +
dt              At                  t, - t,.i.
where the subscript:                                                                                            ,
              -i              =. Index of the data and time arrays All other variables and subscripts are as previously defined.                                                      ;
i
      ~ %e total mass flow rate from the inlet plenum into the tubes of a given SG'is calculated from
      ! Equation 4.131. With the change in mass storage of the tubes of a given SG calculated from Equation 4.13-26, the terms of the general mass balance on the SG tube bundle, Equation 4.13-16, may_ be rearranged to solve for the mass flow from the tubes into the outlet plenum ofinterest.
s' 4.13.2.2 Energy Balance 1
Equation 4.13-15 defines the general form of an energy balance for the SG tubes. De tubes may contain both vapor and liquid at the same time. The energy balance must account for both phases of
      ' the working fluid. Rus, the left-hand side of Equation 4.13-15 may be expanded as:
                        . d(M T)mu      "
d (M,,.rusu)                d(T,, .russs)
Cr t.
dt              Cr .:  r. Tunes - T"8' dt          S'  ''""      dt 4.13-27 5 " 88  +cgg M5Ma          8 "'
                              +c.s p  T.f TUBES -TREP          gg                            gg where:
4
            - T Rep          =-    Reference temperature; 32'F 1
m:pc4u?34-413 on:tb473195 '                            4.13-10                                    REVISION: 0
 
All other ' variables are as previously defined. Equation 4.13-27 may be further expanded to
        ' specifically address the liquid volume on the hot leg ("up-hill" side) and cold leg ("down-hill" side) of s the SG tubes, and written in its difference form to operate on the data:
: f. ms3 c,          as .= c ,,, M ,,.n,, ,          c,, , (T, - Ty AM,, .nisss 4.13-28
                                      + c,, , M, . rusesgAT' "" + SCs (T,                A M " 88 Ty        8; The data channel ids'of the instruments to be used to evaluate the thermal transport properties are listed in Table 4.13-1.
          'Ihe equation for the rate of change in internal energy of the metal of a tube bundle is written as:
dTm sso= ucra 4.13-29 Oruss so a wern = Mrriss so = wera    xe nwera
* g Representing the rate of change in energy stored by the metal of the tubes of each SG in difference form:
                                                    "                                x    ma s  usra      4.13-30 Oms, so , wera        Ns. so a ueru x c,.
All parameters and subscripts are as previously defined. The data channel ids to be used for the metal energy storage calculations are listed in Table 4.13-1.
De primary to secondary side heat transfer across the tubes of a given SG is calculated in the SG secondary side module.                                                                                          ,
,      De rate of energy transport associated with the flow from the inlet plenum into the SG tubes is calculated earlier by solving for that term in Equation 4.13-2. Thus, Equation 4.13-17 may now be solved for the product of the total mass flow and enthalpy associated with that mass flow from the SG tubes into the outlet plenum of a given SG. From Equation 4.1316, the total mass flow from the SG tubes into the SG outlet plenum is calculated. Knowing the enthalpy of the liquid and fluid components of the mass flow into the SG tubes, the quality of the flow into the outlet plenum is calculated by solving for it in the following equation:                                                          ;
  ~
be oe h ug        =
                                                          ' (1-X) %,,,op, h + X 43,.op,, h,                  4GM i
r nuWecA1734 413.oce:lt> 073195                            4.13-11                                REVISION: 0    ,
i
 
                  . where:
X            ;=    Local 'volumetris quality All othEr variables and subscripts are as previously defined.
4.13.3, Outlet Plenum.
                  ~ A general mass balance equation for the SG outlet plenums may be written as:
dM oe so x                                                      4.13-32 w so x    A w~ em.
dt
                . where:
                            ~
M            .=    -Mass of working fluid,' Ibm .
M'            =-    Rate of mass flow, Ibm /sec.
t-            =    'Ilme, sec.
and the subscripts:
                        . CL X/Y -      =    Designates cold legs where:
                                            'X/Y    =    .1/3 - SG-1
                                                          -2/4 . SG-2
                        .OP              =    SG outlet plenum TUBE-OP        =. Interface between tube bundle and outlet plenum of a SG
                                                                                                                                +
[                . Similarly, the energy equation for the SG inlet plenum is written as:
c,              =Mrvaso,h ug -Mop              h e m ug  - Qor sax urra ~ Qoe so x AMB
[All variables and subscripts are as previously defined.
                ' 4.13.3.1' Mass Balance                                                                                      ,
The mass stored in the SG' outlet plenum is calculated from a level measurement in the plenum Like
          -      other level measurements taken with the test facility, these measurements must be compensated for
                ' temperature differences between the fluid in the plenum and that in the sense lines of the instruments.
                  'Ihe data channel ids of the level, pressure, aN temperature instruments to be used in calculating fluid 4 m:pc4un4-413.no.:ttro73195 .                        4.13-12'                                  REVISION: 0'
 
mass in the inlet plenums are listed in Table _4.131. The approach taken to compensate these' level readings is identical _ to that of the inlet plenum and will not be repeated.
Similarly, calculadon of fluid mass in the out!c: plenum, and mass flow rates into and out of the outlet a      plenum are the same as those performed for the inlet plenum and are not repeated here.
4.13.3.2 Energy Balance a.
The calculation of an energy balance for the SG outlet plenums is similar to that performed for the .
      ., inlet plenums and is not repeated here. 'Ihe data channels used in the calculation of the energy balance for the outlet plenums are listed in Table 4.13-1. The metal energy and heat loss to ambient calculations are performed using the inlet plenum surface temperature measurements.
i O'
e
                                ~
.                                                                                                                  \
l
      . m:W4 Tin 4-413.aoe:ib.073195                      4,13 13                                  REVISION: 0    l
 
f                                                                                                    ,
TABLE 4.131
                                ' DATA CHANNEL ID FOR SG INLET PLENUM MASS AND ENERGY CALCULATIONS <
Detal Data Channel        ChannelID      - Data Channel                      e ID for.;        for Pressere    ID for Maid
  %                                        Location .                . Liquid Levels        Transducers  ''Ihrnnoccupies          Notes
                                      ~ SG 1 inlet plenum                . LDP 209              PT-205          TF-205 .                      =*
P        -301    -:
W-205 ~
[ Hot-leg side -        LDP-215            ' Irr 201        TF-211 -                            j
                                                                                                                ~'17-217 SG-1 tubes                                                                      . TF-217
                                                                                                                    ~
                                                  . Cold-leg side        LDP-219              PT-201
                                                                                                                    ,2
              ~
TF-203
                                                      . CL            LDP-213              PT-201          TF-201    Subtract elevation        j SG-1 outlet                                                                                  head of water in plenum                                                                                    tubes to calculate CL 3 '            LDP 211              PT-201          TF-203
;                                                                                                                          local m SG-2 inlet pledum                  LDP-214              PT-202 -        TF 206 P          3M
                                                                                                              - TF-206 Hot leg side          LDP-218              frr-204        TF-212 TF-218
                            - SG-2 tubes -
TF-218
                                                                                                                                                      )
Cold leg side          LDP-222              F'r 204                                              l
;.                                                                                                              TF-204
                                                      - CL-2                ~ ' NO              PT-204          TF-202    Subtract elevation SG-2 outlet                                                                                  head of waterin Plenum ~                                                                                  tubes to calculate P                  PT 2N          m2N        local pressure l
s      ,
l
                                                                                                                                                    .j
          ;-j -        -m:We179 413..om:ib.073'i95.                                      4.13-14 :                                REVISION: 0
                                                                                                                                                      )
                                                                                                                                                  .l J
      =
t    e  s          -
                                                          *v- s          m    . Im  -w--w
 
4:      \
i
(                                          -f 4.14 Steam Generator Secondary h.de' The design of the AP600 includes two' steam generators (SGs), which under normal operating
          '-      / conditions provide the heat sink for reactor core heat removal and steam source to power tie turbine.
: s.            _ Uuring a transient, when the primary side depressurizes and cools below the temperature of the -
n                secondary side, the secondary side then becomes a potential heat source to the primary side.
A general mass balana on the SG secondary side may be expressed as:
e s
                                                        - dM' "
dt          r.so s3 x  - A . so s  ss x '
                  'where:
M--            =          Mass, lbm -
                            .sJ              =        - Mass flow rate, Ibm /sec.
t              =          Time, sec.
and the subscripts:
f              =          Liquid phase of water SG SS X        =          Secondary side of steam generator X where:
X        = 1    SG-1
                                                                  =  SG-2 g-            =          Vapor phase of water
;                ' Similarly, a general energy balance for the SG secondary side may be writteri as:
8" 88
* 4.14-2
                                  -c p                  -Qf. 80 53 X + Qg,30 SS X -Q30 33 X METAL -Q$0 SS X A'M8 -
g 4
f
                , where:            '
f c,              =-          Specific heat of the fluid inventory, Btu /lbm *F Q'              =        - Energy transfer or flow rate, Bru/sec .
                          ;T-              =;      :
Local temperature
,                  map 4u?3+4:4..os:1b 073195                            4.14 1                                      REVISION: 0 4
7
 
and the subscripts:
METAL:          =      Metal shell of SG being considered AMB-            =-      Ambient conditions about SG All other variables and subscripts are as previously defined.
4.14.1 Mass Balance Calculations                                                                              ,
The equations listed below hold for both SG-1 and SG-2; only the data channel names differ.
The. fluid mass stored on the SG secondary side is calculated from a wide-range level measurement of '
that volume. Like other level measurements, these readings must be density compensated. The data channel ids of the level, pressure, and temperature instruments to be used in calculating the fluid mass o f the SG secorxlary side are listed in Table 4.14-1. The following approach is used in performing the
        ; density compensation of the SG secondary side level measurements.
Step 1:          There are two fluid temperature measurements associated with the SG secondary side, both measurements are at the same elevation; thus, these measurements are averaged:
TF-) OOC + TG-XXY                              4.14 3 7so ss x 2
Step 2: _        Next, compensate the readings of the SG secondary side level transducers to account for temperature differences between fluid in the SG and fluid in the reference legs of the insttument lines. As noted above, the channel ids of the level transducer to be compensated, are identified in Table 4.14-1. The instrument channels used to measure local pressure and fluid temperatures to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.14-1.                                                                .
Step 3:        The local pressures and temperatures measured with the instruments identified in Table 4.14-1 are used as inputs to calculate the thermodynamic properties of the fluid on the SG secondary side.
                                                ' Pr " Pr@, T)      p, = p,@, D 4.14-4
                                                - h, = h,(P. T) ;  h,=h,(P,T) j
: en4dOnc4M734-414.noa:lb c7319s                    4.14 2 -                                  REVISION: 0
 
where:
h                  =        Enthalpy of the fluid, evaluated from the ASME steam tables, Btu /lbm P.                =        Local pressure in hot leg associated with SG under consideration, psia
                                        ~
.                T. .              =      Local temperature of the fluid in the sump tank, 'F p                .=      : Density, evaluated from the ASME steam tables, Ibm /ft.'
and the subscripts:
f-                =      Liquid phase of water g                  =      ' Vapor phase of water Again, the data channel ids of the instruments to be used in the calculation of the thermodynamic properties of the fluid in the SG secondary side are given in Table 4.14-1.
i                                                  ~
Step 4:        ' Using the compensated ligt.id leve! and the inlet plenum volume as a function of height, the volume of liquid in the SG secondary side is calcul7 4:
V,o 33 x = VO)so ss x x LDP-XXXcou,                              4.14-5 where:
V                =        Volume, ft.'
VO)              =        Volume as a function of elevation, ft.8/ft.
LDP-XXXcoup =              Compensated fluid levels data from the levels transducer identified as XXX = 301 SG-1 secondary side
,                                                      302 SG-2 secondary side The subscript.s f, g, and SG SS X are as previously defined.
      - Step 5:          The liquid mass inventory in the SO secondary side is calculated as:
M,, ,o 33 x = p, x V,, ,o ,, x                            4.14-6 im:Wc4MMM4.aon:tb-o73195                              4.14-3                                    REVISION: 0
 
i
  ' \ ;;
a-                                                                                                                              1 I
L where all parameters arul subscripts are as previously defiaed. 'Ihe mass of vapor in the SG secondary side is then calculated as:
4 I4~7 M r. so ss x ' " Ps xVso ss m rmd - V . so                r ss' x                  .
where the subscript:
TOTAL'                =-              Total volume of the SG secondary side ofinterest All other variables and subscripts are as previously defined.
Step 6:          The total fluid mass in the secondary side of the SG of interest is then calculated by
                          - summing the mass associated with each phase
* M 3a            s, x  =TMc so as x + M,,,o ,3 x ) _              4.14-8 Step 7:          The rate of change in mass inventory of the of the SG secondary side may be approximated by differencing two consecutive calculated values ofliquid mass:
1, d M ,o ,,x                  , AM    3o ,, x  ,
M,o s, x, , - M3o s, t ,    4,34,9 dt                                At                t, -  t,,,
where the subscript:
1                    =              Index of data and time arrays All other variables and subscripts are as previously defined.
          'Ihe mass flow into the SG secorriary side is liquid, simulating feedwater flow. The liquid mass flow rate to the SG secondary side is calculated as:
Nir .so ss x = p, x FMM - XXX                    4.14-10 mW4M"A 414.noa:ll> 073195                                                    4,14 4                          REVISION: 0
 
k i
where:
J FMM-XXX =              Flow meter readings, gpm, where -
XXX = 001 - SG-1 y
                                                                . = 002 I SG-2 All other variables and subscripts are as previously defined.
W
    &                                                                                  ~
De~ mass flow'out bf the'SG secondary side is vapor, simulating main steam flow.' He vapor mass b              . flow rate from the SG secondary side is calculated as:
          -a M,, so ,3 x : = p, x WM - XXX .                          AM
                    'where:
FVM - XXX '=          Flow meter readings,'cfm, where
                                                        - XXX = 001 - SG-1
                                                                = 002    SG 2 All other variables and' subscripts are as previously defined.
Note that, on receiving a simulated reactor trip signal, the SG secondary side is isolated. Dat is, flow paths to and from the SG secondary side are isolated. Rus, once isolated:
4.14-12
                                                              ' M r. sa ss x " bs . so ss x = 0 m
    ;.                                                                                                                              j l
l l
                  - nuWcaun4-4timon:tvon195                              4,14 5                                  REVISION: 0      ,
                                                                                                                                    \
                    . 7.                                                                                                        .j i
ri
 
o 3
4.14.2 Energy Balance
    ' The expression for stored energy associated with the fluid inventory on the secondary side of a SO may be expressed as:
                                          . d(Wsa ss x c#        dt
                                                                *M
* C, y W,, go ,, y dt
                                      +C a r (Tr.so ss x - T,,)
L80"X) 4.14-13
                                      + c, , (M .so s  ss x) d(M .s sa ss x)
                                      + c,, (7 5so ss x - T,y)
All variables and subscripts are as previously defined. Writing the preceding equation in its difference form:
d(MT),o 3, x dt
                                      =c re (M . rsa u x
                                      +c,,(T,,,o,3x -Tay)
                                                                      ' ' " x}                        4,34,34    ,
                                      + c, , (M,, ,o ,, x) %        u x) 8o"X)
                                      +CS , (T s. so ss x - Tay)
Using the average fluid temperatures from Equation 4.14-3 as the liquid temperature (TJ and the
    . appropriate steam temperature (TF-301 or TF-310), Equation 4.14-14 is used to calculate the range in stored energy of the secondary side fluid inventory.
    =Wu4u?34414. :is73:95                              4.14                                  REVISION: 0'
 
            ' 1he internal energy of the feedwater flow N calculated as:
Oi so ss x = M  r . so ss x xr h . niug                                  4.14-15
  *t
              - wherei h,  L='      Enthalpy ofliquid, Btu /lbm g    e All other variables and subscripts' are as previously defined. The enthalpy associated with the flow of a given flow meter is evaluated using the temperature and pressure data from the data channels identified in Table ~4.14-1.-
TSimilarly, the internal energy'of the steam flow is calculated as:
O.sassx" s          As so ss x x h,nu xxx                                    4.14.16 where:
h,    =      Enthalpy of vapor, Btu /lbm -
All other variables and' subscripts are as previously defined. The enthalpy of steam associated with a                                    l
        = given meter is evaluated using temperatures and pressures from the data channels identified in                                                .
Table 4.14-1.                                                                                                                            l l
A check on the total energy removed by steam from both steam generators can be performed using the output of flow meter FVM-003J Since there is no temperature measurement associated with FVM-003,
          - those associated with FVM-001 and FVM-002 are used to calculate weighted density and enthalpy to use' with the FVM-003 reading.'
o?        . The change in internal energy associated with a SG shell may be expressed as:
dTsa ss x uurn Osa ss x unn = M so ss x usrn x c r. wern x                                        4,74,37
          ' All variables and subscripts are as previously defined.. Expressing the preceding equation in its
: difference form:                            ,
AT
                                      .Qso ss x unn = Mso es x usrn x c . PMETAL,                                          4'    8 i
s in:Wc4\l734-414.aoa:Ib-o73193 .                    4.14 7                                            REVISION: 0' h                                    &
________m_______._m.          -
 
  .U Theke are two thennocouples on the outside surface of each SG shell. The mass of the SG shell is apportioned between the two rea'dings, then the change in stored energy for each apportioned mass is calculated and summed to determine the total rate of change in energy associated with the SG shell.
a
    'Ihe heat loss to thd ambient 'may be expressed as:
i dT' ***^"'                        4I419        I 0 3o SS X AMB =Uso ss x. Aso ss x _                                          ,
where:
U        =      Overall conductance between the outside diameter of the SG shell and the              I ambient, Btu /hr. ft.2 .p A        =    ' Surface area of SG shell outside diameter, ft.2 l
All other variables and subscripts are as previously defined. Again, to facilitate operation on the data,'-
the preceding equation is expressed in its difference form:
AT8 88 * ^""
SS X A 0 3o $$ X AMD ' U $o      so ss x 4.14-20
    'Ihe conductance is evaluated to account for both natural convection to the ambient and conduction applied to the SG shell. As with the stored energy of the metal, the surface area is grtioned between two thermocouple readings on the SG shell, and the heat loss to the ambient is calculated for each apportioned surface area and summed to determine the total rate of heat loss to the ambient.
m:Wu?34-414..os:1b-073195                          4.14 8                                    REVISION: 0
 
TABLE 4.141 INSTRUMENT CHANNEL ids FOR SG SECONDARY SIDE MASS AND ENERGY CALCULATIONS Data Channel IDS Level              Flow            Pressure              Fluid        Metal Shell SG No.          Transducers          ~.%feter        Transducer      Temperature        Temperatures
''-                            LDP-30l*                              PT-301 IF-305 TF-307 LDP-303(*                                                                  Tat-303 FMM-001 -          PT-001            TF-311          TFM 305 FVM-001            Irr-301          TF-301 LDP-302*                              PT-302            TF-306 4                                                                                      TF-308 LDP-304S                                                                  TFM-304 FMM-002            PT-002            TF-312            TFM-305 FVM-002            I'T-302          TF-310 FVM-003            PT-002            TF-301,
              !W2                                                                      TF-310
      ' Note:
(1) Wide-range transducer usert in density compensation and fluid inventory calculations (2) Narrow-range transducer used only in the event that the wide-range transducer is inoperable I
l l
1 I
i' i
l l
1 l
I mWec4\l734-414.noo:Ib-073195 =                      4,14 9                                        REVISION: 0
 
t 4.15 Pressurizer --
The pressurizer is a tank.like structure through which, under accident mitigation, mass flows from the pamary *.ystem to the first three stages of ADS valves. At steady-state, the pressurizer has an initial
.-          liquid :dx! steam volume. During a transient, the initial pressurizer and primary side inventory are
: vented by the ADS through a pipe from the top of the pressurizer to the IRWST.
4.15.1 General Equations The general mass balance for the pressurizer may be written as:
dM                      _gg                              4.15-1 mza , gg,        g dt
          . where:
M              =      Mass, Ibm N1            =        Mass flow rate, Ibm /sec.
t              =        Time, sec.
and the subscripts:
PRZR            =        Pressurizer SL-PRZR        =        Connection between pressurizer and surge line                              ;
ADS            =        Connection between pressurizer and ADS 1-3 Similarly, a general energy balance on the pressurizer may be expressed as:                                  l
* l 1
I d (hfr) c'      dt          swa-Q        ADS
                                                                        ~
NzR MEM ~ MzR AMB I
where, c, "            =        Specific heat, Btu /(lbm 'F)
Q              =        Rate of energy transfer or transport, Bru/sec.
T              =        Temperature, 'F 1
l m:\ pswu4\m*4ts.non:ite3t95 -                      4.15-1                                  REVISION: 0 1
                                                                                                                        -I'
----.- z-
 
I
                      ; and the subshripts:
I AMB ' .            '=      Energy loss to ambient environment JMETAL'              -=      Metal mass of pressurizer
        ,              DAll other parameters and subscripts are as previously defined.
                      - 4.15.2 T Mass Balance Calculation -                                                                          . ,
Starting at'the bottom of the pressurizer, the pressurizer liquid inventory mass is calculated by:
Step 1:              Compensate the readings from the pressurizer level transducer listed in Table 4.15-1 to account for temperature differences between fluid in the pressurizer and fidd in the reference leg'of the lastrument line. The output from local pressure and temperature transducers tb be used to accomplish the compensation are also identified in
                                            --Table '4.15-1.
,.,                      Step 2:            ' From the collapsed 11guld level, calculate the liquid volume in the pressurizer:.
J j  z V,, raza " Mraza
* WE                                      4* N
                    . where:                                                                                                                    ,
V                  =      Volume, ft.8
,                                  V(1)-              =      Volume as a function of elevation, ft.'/ft.                                        l l
and.the subscripts:
l 1
f                  =      Liquid phase of water .                                                          l All other parameters and subscripts are as previously defined.                                                ,
I
                            .                                                                                                                    1 XC JI2 4
                    ',                            e
                                                                                    #                                              g a
                      ..t
 
        . Step 3: :      11he local pressures and temperatures as measured bp the instruments identified in Table 4.15-1 are used as inputs to calculate the density of the liquid and vapor in the
                          . pressurizer:
1 p,,,,z, = p(Fr-604, TF-602)
                                                                                                            ,4.15                                            p,, ,,z,' = p(PT-604, 'IF-605, SC-608) i
        'where:
                  .p                  =      Density, Ibm /ft.'
FT-6041          '=      Channel ID for local pressure measurement between pressurizer and header for ADS 1                  ' TF-602 -        :=      Channel ID for local temperature measurement of vapor at top of -
pressurizer 1F-605 :          =      Channel ID for local temperature measurement ofliquid at two locations in the SC-608 pressurizer and the subscripts:
: f.                =      Liquid phase of water g                =. Vapor phase of water f.
Step 4:-          Using the thermodynamic properties of water as determined from local pressure and
,                          fluid temperature measurements, liquid and vapor masses in the pressurizer are calculated as:
M,, ,,2, = p ,, ,,z, x V,, ,,2,
  ,                                        Ms. raza " Ps. raza x (V,,z,,.rm - V. traza) where the subscript:
4-
* TOT.-              =      Total volume of component All other parameters and subscripts are as previously defined.
J
  ~
m:Mc4un4 4ts..cisont9s -                              : 4.15-3,                  ,
REVISION: 0
                                            +
 
  .j-Step 5:            He rate of change in mass Inventory of the pressurizer may be approximated by differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor masses:
dM,, ,,2, . ,  M ,, ,,2, , M ,,,,2,,,4 - M ,, ,,za,,                    ,
dt            - At                t,4 - t, -
4.15-6 dMi ,,2,      . AM, ,,2,    ,
M,, ,,z,, , y - M, ,,2,, ,
dt              At                  t,y - t,                          ,
where:
A        =        Difference between two consecutive calculations or data scans
      - and the subscript::
                -1        =        Index of the data and time arrays All other parameters and subscripts are as previously defined. De total rate of change of the mass inventory of the pressurizer is then c'alculated as:
dMegz, , M,,z, , M,, ,,2,              + M , raza            4.15-7 dt            At                  At
        %c mass flow rate through the ADS 13 simulation is calculated in the ADS 1-3 module of the software. He rate of flow from the surge line into the pressurizer may row be solved by rearranging
_ Equation 4.15-1 and solving for the rate of flow from the surge line into the pressurizer:
Ki , ,,z,  =          +                            4.15-8 st ,                      f^"$                              ,
t Dus, mass flow into the pressurizer from the surge line is calculated using the pressurizer mass
      . storage term and the total ADS 1-3 mass flow rate.                                                        ,
4.15.3 Energy Balance ne energy flow associated with the pressurizer consists of the following components:
* Rate of change in stored energy of the pressurizer inventory
* Rate of energy transport to the pressurizer from the surge line
* Rate of energy transport from the pressurizer by way of ADS 1-3
      , m:\ap6004sec4\t734415.aoe:INTM195 -                        4.15-4                            REVISION: 0
 
1
* Rate of change in stored energy of the pressurizer metal e        Rate of energy loss to the environment Expressions for each of these components are developed in the following sections.
4.15.3.1 Rate of Change in Stored Energy of the Pressurizer Inventory The stored energy of the pressurizer inventory must account for both the liquid and vapor phases of the inventory. 'Ihe equations to do this may be written as:
d (M T)m,          ,
d (M, T,)mR              d W: 9ma            4.15-9 P
gg                      P. f      gg
                                                                                    . c P,3        gg
    . The equation for energy change associated with the liquid phase of the pressurizer inventory may be
    . expressed as:
d( M, T, )p,2, CP .r          ' dt 4.15-10 d(M r. mR)                        d( T, )
                                =c,f Nr ~ I P            REF gg 0,P f    f. NR      gg where:
Tgs,    =      Reference temperature,32*F All other variables and parameters are as previously defined.
1 Similarly, the energy change associated with the vapor phase of the pressurizer inventory may be                        i expressed as:                                                                                                          )
?                                                                                                                            i d( M e ma T, )
cP,a              g                                                                    '
4.15 11
.                                                                        )                      d( T, )
                            " C P,3  (T, y Tag,) d( M'                    +C,g P        3.PR2R d                                gg All parameters and subscripts are as previously defined. Expressing the previous two equations as differences:                                                                                                            j
                                                                                                                              )
I m.Wec4un4-411eo :tho73195 ~                                    4.15-5                                    REVISION: 0 l
          ,                                                                      o
 
d( M,, pu, T,' ) .
C.t r          dt 4.15                                                    '
AM'*"          '
AT
                                                  " C , e (T,-Tay) -
r                g        + c,, , sM'  "'2" At      .                    .
and d(' M,, m, T, ) '
Crs        dt 4.15-13 AT8
                                                - c p), (T,-Tgy)- AM' "" '          + c,, , M,, p,2, _
                ' All' parameters ind subscripts are as previously defined. Expanding the two terms on the right-hand side of the previous two equations, the liquid phase expression becomes:
                                                                                                        ~
                                                            '""                              ' " " '            ' "A '-'
c,, , (T,-T,,,)                = c,, ,'(T,, ,-T,y)
At                                      t,    . t,,,
4.15-14' AT'                        T    -T r M.ma C.t      r At
                                                                        "'      ''"2"'
                                                                                              -t The vapor phase expression becomes:
                                                                                                                                            -1 1
c,,,(T,-Taw)                    =
cp , , (T,, ,-T,,)                ] * "" '-'                    * '
4.15-15 AT8                            T* ' - T* '*'
l
                                                                    =
c,,, M .s m a              c,, , M,, ,,z,, i 3                                  ,
l where:
1'                                                                                                                                            ,
i      =        IndeA of the data and time arrays                                                                i l
lAll other parameters and subscripts are as previously defined. The specific heats of tre liquid and j
:  vapor phases of. water, c,,, and ce ,, respectively, are evaluated using the values of.the data channels ildentified in Table 4.15-1, -                                                                                                  :
q
,                                                                                                                                            y auW734 415..os:Ib-073195 '.                          4,15 6                                          REVISION: 0 1
          . m
 
              ' .15.3.2 ' Rate of Energy Transport to the Pressurizer from the Surge Line 4
        , Equation 4.15-2 may be rewritten to solve for the energy associated with tim surge line flow:
Qa.ma " " b                      - Q Aos - Oma urru ' Q azRP AMB a
Having calculated both the mass t.nd energy flow rates of surge-line flow, and knowing the local fluid pressures and temperatures of surg >line flow, the quality of surge-line flow at the entrance to the
            - pressurizer and at the surge-line/ hot leg junction may be calculated.
t  4.15.3.3 Rate of Energy Transport from the Pressurizer by Way of ADS 1-3 The energy transport associated with flow 'through ADS by way of ADS 1-3 is calculated in the
            . module for the ADS 1-3 separator.
4.15.3A Rate of Change in Stored Energy of the Pressurizer Metal The change in . stored energy of the pressurizer metal may be expressed as:
dT raza.usta                  4.15 17 Q PRZR  = c P, METAL xM PRZa,MErAL x gt All variables and subscripts are as previously defined. Writing the preceding equation in its difference form; AT      W                  4.15-18 Oraza ugrn = ce, wern Meaza      ugra =_
o Dere are three surface-mounted thermocouples on the pressurizer simulation of the OSU test as                  1 identified in Table 4.15-li These surface-mounted thermocouples are taken to be representative of the stored internal energy of the pressurizer metal mass. De metal mass of the pressurizer is apportioned
                                                                                                                            )
          ' lato three sections, each section assigned to a surface-mounted thermocouple. Equation 4.1518 is                !
then solved using the temperatu'e measurements for each apportioned mass and the results summed at            !
cach time interval to yield the total change in internal or stored energy associated with the pressurizer      ,
          - metal mass.
l 1
          ; mwwAmnis..wsb.oni95 l                                :4.15-7                                  . REVIslON: 0
 
j
              '4.15.3.5 Mate of Energy Loss to the Environment The rate of enerEy loss from the pressurizer to the environment may be expressed as:
AmR AMS = Um, ,y, x A MR AMS              dTMR AMS  .
4.15-19 All other variables and subscripts are as previously defined. Writing the preceding equation in its difference form:
where:    ,
A        =      Effective external surface area of pressurizer, ft.2
                                ~
U        =. Overall effective heat transmission coefficient, Btu /(sec. ft.2 *F)
OrazRAMs =UMR wa
* AMR AMB                AT,,,, ,y,                4.6M As was done for the pressurizer stored-energy calculations, the surface area of the pressurizer is apportioned among the three surface-mounted thermocouples identified in Table 4.15-1 to perform the heat loss to ambient calculations. An ambient temperature reading was recorded during the test and is used to calculate the temperature difference used in the calculation of the pressurizer heat loss. The overall conductance from the surface of the pressurizer to the ambient, UMRAMB'!SOYElUII0d
            . assuming natural convection at the outside surface of the pressurizer and accounting for any insulation that may be installed on the pressurizer. Equation 4.15-20 is solved using the apportioned surface areas and appropriate surface temperatures, and then summing the three values of heat loss, calculate the rate of heat loss at each time during a test.
e e
J
            . eLW1734 415.aos:lb473195 :                          4.15 8-                                    REVISloN: 0
 
TABLE 4.15-1 INSTRUMENT CHANNEL ids FOR PRESSURIZER MASS AND ENFRGY BALANCES Instrument Channel fDs
* Level                        Pressure                    Fluid                      llwtflux Location              Function      Transducer                    Transducer                Temperature                          Meters L,.                5"",M' Pressurizer liquid ' Density                LDP-601                          PT-604                    TF-605                      '' 6^ .    (-
space                compensation of                                                                    SC-608              $9'fD s'$
NW..;p , M' ' ( *
                                                                                                                                                            ~
#                            level transducer                                                                                        3$
n " <i@s,      m    -
i' output                                                                                                  M9 '              , a Evaluation of density and                                                                                              J~
                                                                                                                                          $1(p*$"  '"
h s      -
specific heat of                                                                                        +
gj$r.4p1
                                                                                                                                                  < +- m  ,
water Pressurizer steam    Evaluate density    ,13[ 1;E                            l'T-6&l                    TF-602                      1,I<
space                and specific heat gy , > $ ,                                                                              ^l*            t.g of steam          W''.*'                                                                                        '
WTT a Pressurizer          Calculation of    3+u,. > 2Gif ',
E        c, "l,          ,
5, TFM-602 outside surface      stored energy in    W < 6TGig i;g ^ ft< '                                    :s , s.                4        TFM0641
                                                                                            ',"'l
                                                                                      ^
                                                                                                                      ?'              '
pressurizer metal                                                                                              TFM 605 yy < %qsf; j~
: g.              ,                            L'          TFM-607
:, :              s                  a i        <
                                                                                  "c,'
Pressurizer          Calculation of    Qby* 'W            M                    ' #"    Qp Jds#  '          ' "l ' , A
                                                                                                                ,s            -
1Ri-602 outside surface      heat loss to
                                                  ' ?F, U3.            '
                                                                                                                              ^
161-604 ambient          ' e.      ,.,
g 4
Int-605 N.                              <        t        >    y-} .-' ;g i
l
                                                                                                                                                                            )
i e
l k
auwhc4;tn4415.noa:lt 073195                        4.15-9                                                                            REVISION: 0 1
1
 
                                                        'l
_ .t
                                                                                            \ -
4.16 Preasurizer Surge Line                                                              '
The pressurizer surge line is piping that connects the pressurizer to the primary system. During a
                  - transient simulation for which the ADS is actuated, the surge line becomes part of the relief path from
; ,                the primary system to the pressurizer, ADS, and containment.
                    'A mass balance on the pressurizer surge line may be expressed as:
              .                                                      dMs '  . . g"~"      _
g""                          4.16-1
                                                                      < dt where:
4 M                      =          . Mass in the surge line, Ibm                                        >
M                      .=          Mass flow rate, Ibm /sec.
t                      =        ' Time, seconds and the subscripts:
HL-SL -                =          Junction between hot leg and surge line SL-PRZR                =          Juncticn between serge line and pressurizer SL.                  ~=            Surge IInc l
Similarly, a general energy balance on the pressurizer surge line may be written as:                                I c, d(MT)* = (Mh)g.2 - (Mh)3t_,,2, - Q                      St
                                                                                                        .-MErA1,SL ~ O -Mm      4.16-2 1
i
  ,                where:
cp                    =          Specific heat of fluid, Btu /lbm *F l
T                      =          Temperature, 'F                                                        l
:*-                          h                      =          Enthalpy of the fluid, Btu /lbtn l
and the subscripts:
1 METAL                  =          Metal mass of surge line piping AMB                    =          Ambient conditions about surge line piping                            !
l 1
                  - All other variables alx! subscripts are as previously defined.                                                      )
l l
m :\ap600\sec4\l 734-416. ace:I b-073195                        '4.16 1                              REVISION: 0    I i
t
 
                            *f            f          /
                                                                                                                                    -i l
f i
4.16.1 Mass Balance -
                  - The mass of the surge line liquid inventory is calculated by:_                                                  l
                  . Step 1: '      Compensate the headings from the two surge line level transducens listed in
* Table 4.16-1 to account for temperature differences between fluid in the surge D'.m and
                                  . the fluid in the reference leg of instrument lines. !Ihe local pressure and temperature .
                                  . transducers to be used to accomplish the compensation are also identified in
                                  . Table 4.161.
                  - Step 2:        l From the compensated collapsed liquid levels obtained from Step I calculate the liquid volume in the surge line:
V,,,t = V(1)g x (LDP-602 + LDP-606)                                  4.16-3 where:
V                =        Volume, ft.8 V(1)            = .      Volume as I. function of elevation, ft.'/ft.                                  .
F and the subscript:
,4                          f                =        Liquid phase of water
                - All other parameters and subscripts are as previously defined.                                                    l L Step 3:          The instruments used to measure local pressures and temperatures to calculate the -
density of the 18 quid and vapor in tlw surge line are identified in Table 4.16-1.
Pr. st. " Pr(P, T)
* P,. st. " P,(P, T) where:                                                                                                      .
  .,t p                =        Density, lbm/ft.8 '
            ,              P              .=.      . Pressure, psia -
T                '=        Temperature, T I
: m:Wec4W/34-416.noo:tte3195                            4.16-2                                    REVISION: 0
 
                                                                                                                  .g , .. .
x
                                ~ (f and the subscripts:
                        '. f/              :=.        Liquid phase of water        '                                    ,
Jg-                c=-      : Vapor phase of water ,
qL.
1 The specific pressure and temperature data channels to be used in calculating liquid and vapor 4 densities are identified in Table 4.16-1.
* Step 4:'        z Finally, using the local thermodynamic properties of water as determined from local pressure and fluid temperature measurements, the liquid and vapor mass in the surge
: line is calculated as:
                                                                - M,, 3t = p ,, 3e x V,, y .                          4.16-5 i All variables and subscripts are as previously defined.- The vapor mass in the surge line is calculated as:                        v t
M,,31, = p,, 3e x (V      st ,wrAt - V,, 2)
                                                                                            -                        4.16-6 where the subscript:
TOTAL' -          =      -Total volume of the surge line                                                .
              . All other variables and subscripts are as previously defined. The total fluid mass in the surge line is            i then calculated as:                                                                                              :
1 M3t = M,,3t + M,,3t                                4.16-7 Step 5:            The rate of change in mass inventory of the surge line may be approximated by                    ,
U-differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor masses:                    I
                                                  'dM,, 31, AM,, 3t  ,
M ,,st,, - M ,,st,i ,
-'-                                                  dt            At              t, - t., ,
4.16-8 dM,, 3t      ,
AM,, st  ,
M ,,su , - M ,,3u ,,,
                                                    - dt            At              tc -    t,_,                                    l mAap60Nc4\l734-416.nos:1b-073195 '                                                                                  '
4.16-3                              REVISION: '0
 
I l
l where:
1 A              =.    - Difference between two consecutive calculations or data scans                  ,
                                                                                                                    '\
and the subscript:-
            'l                =      Specific value in the time and corresponding data array
                                                              ~
  .-All other parameters and subscripts are as previously defined. The total rate of change of the mass inventory of the surge line is then calculated as:
dM 3t    ,
                                                  ~ AM 3t    AM,,3t + AM8 8' 4.16-9 dt          At              At
  ' De mass flow rate from the surge lire into the pressurizer is calculated from the mass balance on the pressurizer; the ADS 1-3 mass flow rate is measured and the rate of fluid mass stored in or depleted from the pressurizer is calculated. From Equation 4.16-9, the rate that fluid inventory is either stored in or depleted from the surge line is' calculated. Herefore, Equation 4.16-1 may be rearranged to solve for the flow from the hot leg into the surge line:
M in.-st. = M3t.paz, +  dM*                                4.16-10 dt it is noted that the flow from the hot leg into the surge line is calculated starting with tim ADS 1-3 flow and working in to tee primary system to solve for mass flow rates and fluid mass inventory changes.
4.16.2 Energy Balance F
Assuming that the variation' of specific heat of both the liquid and vapor phases of water over the range of pressure conditions experienced in the test is negligible, the left-hand side of Equation 4.16-2 equation is expanded as follows:
d(Mg T) c,            =    c ,,, U p - arT ) dM" + M,, st c,, ,dT      _          N11 dt                                dt                    dt dM                      dT
                                          +
c,,,(T,-T,,).        d
                                                                          +
: s. st C.r    dt t
1 m:wr 60mac4u?34-4 s.non: bm3195                      4.16-4                                    REVISION: 0
 
IJ where the subscript:
x-REF          =      ' Reference temperature,32'F 1.-            All other variables and subscripts are as previously defined. Writing the preceding equation in its difference form:
: d(MT),t,                              ' AM,, ,g,                . ATf 81 '
cp                -  c,, , (T, , Tu ,)                + M ,, a e,, ,                  4 16-12 At dt                                    - At e                                                            .
                                                                            .AM'                      .AT
                                                  + c,, , (T, - Tur3                  +M 8' 8''  "* 8
,                                                                              3t                                        -
: The specific heat of the liquid and vapor phases of water is calculated using temperature and pressure measurements from the data channels identified in Table 4.16-1, Equation 4.16-12 is used to calculate
            . the change in stored or internal energy of the fluid in the surge line.
The energy carried by the flow from the surge line into the pressurizer is calculated as a consequence of the energy balance on the pressurizer, that is:
1 Nig ,, h ,,, aa pressurizer energy balance                                4.16-13 The change in stored energy of the surge line metal may be expressed as:
<                                                                                        dT
                                      'Ost.wErAl,"      P. MErAL    xMSLWerAt. X                                  W d
[            where the subscript:
1 METAL        =        Metal mass of the pressurizer tank, Ibm
            . All other parameters are as previously defined. The preceding equation may be written in its difference form:
SL-METAL Ost.MErAL. - OP , MErA        M st.werAL X t
.      ,      m:%sheetn4416.aoa:tb.on195                            4.16-5                                      REVISION: 0 1
'!                                                                                                                                I
 
1 Taldng the temperature data from the surface mounted thermocouple on the surge line as being -
            ,    . representative of the piping temperature, the rate of internal or stored energy associated with the surge -
line is calculated from test data. i The rate of energy loss from the surge line to the environment may be expressed as:                            .j l
Ost.m = U3t., x A 3t., x dtg.,              .                  : 4.16-16    j
                                                                                                                                ~
l
                .. where-
                            .A      ='    : Effective external surface area of the surge line, ft.2
                      ,-. U-      =.      Overall conductance from the surge line outside surface to the ambient, 4
Bru/(sec.-ft.2..p)
              . ? All other variable:: and subscripts are as previously defined. . Writing the preceding equation in its            i difference form:
;                                                  Ost-m = U3t ., x A3t ., x AT3t .,                                  4.16-17 l
                ' Ihis equation is used to calculate the heat loss from the separator to the ambient. An overall conductance is evaluated that accounts for energy loss by natural convection to the ambient and the resistance ofinsulation applied to the surge line. Outputs from the surface mounted thermocouple and an ambient temperature measurement are used to calculate the driving temperature for heat loss to the:
ambient.
Equation 4.16 2 may now be rewdtten to solve for the energy associated with the surge line flow.
d(MT)"
Om.-sr = c,              - Qg... - Qst-werAL ~ O          SL -m 4*l6*t 8 t'
              ~ Solving the preceding equation, the energy associated with the flow from the hot leg into the surge line is calculated.'
          <                                                                                                                        i
                =pc4un4-416. sos:lb-073195 -                        4,16 6                                  REVISION: 0
_                                                                                    t
 
      'e t
TABLE 4.161 PRESSURIZER SURGE LINE DATA CHANNELS TO BE USED TO CALCULATE FLUID
                                                                  . PROPERTIES
                                                    - Local Fluid
* Temperature
* Local Fluid Pressures          Metal Situation                          ('F)                              (psia)            Temperature LDP-602 and LDP-606              T, = 0.5 (TF 601 +          P, ' = PT-603 - (LPD-601
,            indicate the following                  TF 603)                      + LDP-606 + 0.5 x LDP 602)
  ~*
pressurizer surge line is i
water solid LDP-606 indicates that the        T, = TF-603                  P, = PT-603 - (LPD-601            TFM-603 upper portion of the surge                                            + LDP-606 + LDP-602) line is either two phase or vapor solid; LDP-602              T, = TF-601                  P, = PT-603 - (LDP 601 indicates the lower surge .                                          + LDP-606) line is water solid LDP-606 indicates that the        T, = TF-603                  P, = PT-603 - (LPD-601 upper portion of the surge                                            + LDP-606 + LDP-602) line is either two-phase or      T, = TF-601 vapor solid; LDP-602                                          P, = PT-603 - (LDP-601 indicates the lower surge                                            + LDP-606) line is a two-phase mixture Two-phase fluid or all            T, = TF-603                  P, = PT-603 - (LDP-601
.            vapor in the bot leg                                                  + LPa606 + LDP-602)
T, = 0.5 (TF-603 +
TF-601)                P, = PT-603 - (LDP-601
                                                                                  + LDP-606 + 0.5 LDP-602)
Note:
(1) Liquid calculations need not be done for cases with all steam venting through the sur5e line.
(2) LDP restings are to be density compensated before being used to calculate local pressure-e a
4
)
m:\np600\sec4\l 734-416.noa:l b-073195                      4,] 6-7                                    REVISION: 0
 
    - 4.17 Cold Legs
      'Ihe CMT piping design provide's for pressure balance lines for the CMTs to be connected to two of the four of the four cold legs; specifically, the balance line piping is connected to CL-1 and CL 3.
,    CL-2 and CL-4 do not have CMT pressure balance lines associated with them.
l
    '4.17.1 Cold Leg with CMT Balance Lines (CL-1 and CL-3)'
t
~-
The mass balance on the cold legs with CMT balance lines, (CL-1 and CL-3), may be written as:
l dMCL w' BL      ,_        _g _'g              _
4,]7.}
dt dhere:
M            =  Mass, Ibm M            =  Mass flow rate, Ibm /sec.
and the subscripts:
Bl.          =  CMT balance lines CL w BL. = Cold legs with balance lines (CL-1 and CL-3)
DC          =  Downcomer SG 1        =  Steam generator-1 The change in mass inventory in CL-1 and CL-3 given by the left-hand side of Equation 4.17-1 may be expanded to:
3 dM ct    ,t        Ma , + &ct 2
                                                      ,                                              4.17-2  ,
dt              dt          dt where the subscripts:
CL1          .=  Cold leg-1.
CL3          = Cold leg-3
    'All other parameters are as previously defined.
  > awahc4\1734-417.o.itur/3195;                      -4,17 1-                                  REVISION: 0
 
o~.
      '.m s    ? Similarly, the combined energy balance for CL-1:and CL-3 is written as:
r d(M ' " "'T') -
c,, ,
                                                            - =M,h3a 3a          , - M,t h,t - M,c, a ,e hoc,a,,c                                        .
                                                              ~. O<2. w st. urrAt .~ Qa..st.Aus where:
                            . cp              =    Specific heat, Btu /(Ibm      'F)'
h              = Enthalpy of the working fluid, Btu /lbm Q:          .= Rate of energy transfer of transport, Btu /sec
:T.              = . Temperature, ?F and the subscripts:
f              = ~ Fluid, both liquid and vapor phases, in cold legs METAL          =  Metal mass of CL-1 and CL-3 AMB            =  Energy loss to environment The change in energy associated with CL-1 and CL-3 given by the left-hand ' side of Equation 4.17-3 may be expanded to:
d( M a  ,. ,t  T, )  ,
d( Ma , T, )                            d( M a3 T, )        4,37,4 cP .f          .g                    P, f                          '''
dt                                    dt i
4.17.1.1 Mass Balance l
Prior to test initiation, the simulated reactor coolant pumps (RCPs) are operating. Upon initiation of the transient, the RCPs are " tripped." Within about 30 seconds, forced flow goes to zero, and the level                            -
transducer outputs may be used to calculate mass inventory of the cold legs.
m:y4u734-u7.' nan: iso 73195 '                              4,17 2                                                  ' REVISION: 0 t '-                                                _                _                  . _ _ . _ . . _ _ _ . . _ _
 
    ~          . . -                      ,                            -          - -
Prior to 'the start of testing and until the RCPs coast down, cold-leg flow is a single phase liquid and may, therefore, be measured with the magnetic flow meters located in CL-1 and CL-3. Also, under .:
these conditions, the rate of change of mass storage in the cold legs is zero. Thus:
d MC ' " "' =0  ~
4.17 5 dt and M3a                      "M            +Mm                        4.17-6
                                            = M oc, et  m.        m -2ci        -2o3 L where the subscripts:
FMM-201          =      Instmment channel ids for magnetic flow meters in CL-1 and CL-3, FMM-203                respectively All other parameters and subscripts are as previously defined. The single-phase liquid flow rate is calculated as:
Mm.m                                                                      417-7
                                            =    FMM-XXX x pug (Pm-m,Tm.m) where:
FMM-XXX          =      Output from flow meter XXX in units of gpm where .
XXX = 201 CL-1 203 CL-3 P                =      Local pressure at flow meter, psia.
T                =      Local fluid temperature. *F
  .              p                =      Local liquid density, Ibm /ft.'
Flows for tests with inoperative flow meters may be inferred from the cold leg differential pressure cells.
I 1
l
: m:pecin4-417.aoe:lb 073195                        4,17 3                                  REVISION: 0
 
I- ,
,      The local liquid density is calculated from the ASME steam table routines using pressure, differential:
pressure, and temperature values' from the data channels listed in Table 4.17-1,' The local pressure used to evaluate local fluid density is calculated as:
P    .xxx '= PT-XXX + DP-YYY -                                  4.17 8 4
All parameters and subscripts are as previously defined.
I                    .                ,.                    .
Once flow in the cold legs becomes two-phase, the magnitude of the output from the flow meters is
;_    .not indicative of the actual flow in those components, 'Ihe liquid mass in CL-1 and CL-3 is then
    - calculated using local level transducers as follows:
Step 1:              Compensate the readings from the downcomer level transducer listed in Table 4.17-2 to account for temperature differences between fluid in the downcomer and fluid in the reference leg of the instmment line. The local pressure and temperature transducers to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.17 2.
Step 2:'            From the collapsed liquid level calculated from Step 1, calculate the liquid volume in the pressurizer, V,er,x , as follows:
Vmx      =  V(1)ct, x x LDP-YYY                              4.17-9 where:
              'LDP-YYY = Output from instrument having this data channel ID, where YYY is determined by cold leg being considered (see Table 4.171)
V          =    Volume, ft.'
V(1)        =    Volume as a function of elevation, ft.'/ft.
and the subsclipt:
I          =    Liquid inventory                                                                .
    ' m:W4M734-417.nos:Ib-073195                        4.17 4                                    REVISION: 0 l
 
        ~All other parameters and subscripts are as previously defined.
The elevation of the cold leg relative to the downcomer LDP span extends from 67.7 to 71.248 in.
Thus, the table of volume versus elevation for the cold legs is mapped onto the downcomer levels '
    . readings such that:
Downcomer-Compensated Water Level                        Water Level in CL-1 and CL-2
    .                              (in.)                                                (in.)
67,7                                                  0.0 71.248                                              -3.548
      ' The corresponding volumes of CL-1 and CL-3 are as previously calculated.
: Step 3:              The local pressures and temperatures measured using the instruments identified in Table 4.17 2 are used as inputs to the ASME steam tables to calculate the density of the liquid and vapor in the pressurizer in the cold legs:
pi, et, x  =  pW-XXX, TF-XXX) 4.17-10 p s. a. x  =  p(PT-XXX, TF-ZZZ) where:
p          =    Density, Ibm /ft.8 PT-XXX      =    Channel ID for local pressure measurement in downcomer
                - TF XXX      =    Channel ID for local temperature measurement ofliquid temperatures TF-ZZZ      = . Channel ID for local temperature measurement of vapor temperatures 4'
and the subscripts:
1          =    Liquid phase of water                                                          l g          =    Vapor phase of water All other parameters and subscripts are as previously defined.
l l
l l
1 mSpausec4uT34-417.noa:lt> 073195                    4,17 5                                REVISION: 0    i
 
: Step.4:              Using the local thermodynamic properties of water as determined from local
                          ,      pressure and fluid temperature measurements, the liquid and vapor mass in the pressurizer is calculated as:
  -                                      M,, co x ^ = ptctx;x V,,ctx
                                                                                                                                                                      } )
                                                    =  ps, et x x (Vror, ct x'' - V i. ct x)
                                        ' M,; et x where the subscript:                                                                                                                                                  j TOT i= l Total volume of component                                                                                                                          !
All other parameters and subscripts are as previously defined.
Step 5:          The rate of change in mass inventory of the cold leg may be approximated by--
l differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor masses:
: 1. -                            dM t  et x    - M,, ct x                  M ,,ci,x,i., - M ,,et x,,
dt              At                                                      ti ., - t, dM,, co x    ,    M ,,ctx .,                M,, ct x, i., - M,, ct x, ,
dt                At .                                                    t, ,, - t, where:                                                                                                                                                                  4 1
A        =    Difference between two consecutive calculations or data scans and the subscript:
i        =    A specific value in the time and corresponding data array 2
        ~ m:wwoaccin4-41tnan.lb 0M195
                                .                            4,17 6                                                                                            REVISION: 0
 
  ,                  s.        n
            ; All'other parameters and subscripts are as previously defixd. The total rate of change of the mass Linventory of CL-1 or CL-3 is then calculated asi 4-                                        CL w BL _ . , '      CL w BL '
                                            .dt                  ht .
AM,, ct , + AM,, ct , ' +; AM,, ct , + AM,, a 3
  .                                                                            - At -
          ; Referring to Equation 4.171, the total mass flow rate from SG-1 is calculated in the hot leg and steam-generator primary modules and assumed to be equally split between CL 1 and CL-3. Also, the mass flow into each of the CMT balance lines is calculated in the CMT balance line module. The rate of
          ! flow from CL-1 and CL-3 into the downcomer may be calculated by rearranging . Equation 4.171 and solving for that term as follows:
AM cl w BL-
                                          'QDC. CL w BL- g.g5G 1            QBL        g
                                                                                                              . 4.17-14 The total mass flow into the downcomer from CL-1 and CL-3 is calculated'using the mass storage term for those two components and the flow rate from SG-1.
4.17.1.2 Energy Balance Equation 4.17-4 defines the change in energy associated with CL-1 and CL-3 as the sum of the energy
                              ~
associated with the fluid in each of the two cold legs. The fluid in these two cold legs may, depending on the time and nature of the test, be in either a liquid or a vapor phase. The energy
'd          balance on CL-1 and CL-3 must account for energy associated with both the vapor and liquid phases.
.            Therefore, the energy balance for either CL-1 or CL-3 may be written as:
L*;
d( M en x T, )        .
d( T, )            d( Mct x, , )
c"' '      dt          '''    "**'        dt      '*''        dt 4.17-15
                                                                      . d( T, )            d( Mct x, , )
                                                  + c,, , McL x. s                  '' 8 8 dt                    dt l
          "m:Weat734 4n.no.:ib.073195                          ' 4.17.-7                                ' REVISION: 0 1
k
 
where the subscript-g    ~=    Vapor or gaseo'us phase of fluid
            ~1      = Liquid phase of fluid All other parameters are as previously defined. Writing the previous equation in its difference form:
                                                                                                            ~
d( Mct  x T, )  ~
AT,            AM ct. x. i c'' '        dt E'    C'' * '
At      '* 8 '
At 4.17 16    >
AT              AM
                                                + Cr . , MC' *' 8          "' 8 8 at                  A E'
  ' All parameters and subscripts are as previously defined. The data channel ids for the instruments to be used to define the thermal transport properties are identified in Table 4.17-2.
The rate of energy transport associated with SG-1 mass flow rate is calculated from the primary steam
  - generator module.
The rate of energy change of the metal mass for CL-1 and CL-3 is calculated as:
Q CL w BL METAL              1 METAL +      3 MErAL
  . expanding, m-20x                      4.171g b            =    M x c, x At where the subscript:
TT%1-20X = Temperature-sensing element to be used for this calculation:
X=1 CL-1 X = 3 CL-3 All other parameters and subscripts are as previously defined.
m:pe4u?34-417.nos:Ib 073195                      4.17 8                                  REVISION: 0
 
z..-
t
                                \      e          %                          i
* s      1
          >            ,                        ,+.
                        > e .s      ,                        ,
t USimilarly','tiie heat flux from the surface of the' cold leg is calculated as:
U 17-19 '
                                                                                                ~
[Qc(,acm3l=[Qayws)+3Qdf a o:                                          .                                                                  ,                                      ,
          &  ~
: The heat flux for each' cold leg is calculated as:
4.17-20
                                                            !Oct x ma .= Ua x 3.x'Act.x wa x (Tyu      ,,,x -Q L wh5re:
W
                                                                =-      Effective external surface area of the cold legs, ft.2
                                          'U .-                J=    ' Overall conductance from the cold leg outside surface.to the ambient,
                                                                      , BTU /(sec.-ft.2- *F)
                                          .Tm,                  =    ' Ambient temperature
                        " All other parameters and subscripts are as previously defined.
                        . The rate of energy transport into the downcomer is solved for by rearranging the terms of L Equation 4.17-3 and solving for that term. . Note that the liquid and vapor mass flow rates in CL-1 and CL-3 are calculated, as are the enthalpies associated with the vapor and liquid components.
4.17.2 ~ Cold Leg without CMT Balance Lines (CL-2 and CL-4)                                                                  ]
[The mass balance on the cold legs without CMT balance lines (CL-2 and CL-4) may be written as:
dM ct        ** BL                                            4.17-21
                                                                                                .      A*
* _ g"C " ** 8' Id                                                                                dt I
where:                                                                                                                        l 4
.                                      -M                      =      Mass, Ibm                                                                          !
                                            $-                  =      Mass flow rate, Ibm /sec.
4 J'
i l
l 1
: r.                                                                                                                                                        l m:Wstn4417.ao ilb-on195                                                :4,17 9
                                                                                                                                    ' REVISION: 0 l
_l
                      +            - .:i                          ,              , - .                        .
 
k
                                                                                          \
and the subscripts:
CL w/o Bil:    =      . Cold legs without balance lines (CL i2 and CL-4) -
DC-            =        Downcomer SG 2 -          = '~ ' Steam generator 2 -
The change in mass inventory in CL-2 and CL-4 given by the left hand side of Equation 4.17      .above may be expanded to:                                                                                .
i dMa    ,, ,o _ ,  - dMa,      dM a  ,-
4.17-22 dt              dt        dt where the subscripts:
CL 2      = . Cold leg-2 CL4        =-  Cold leg-4
      ~ All other parameters are as previously defined.
Similarly, the energy balance for CL-2 and CL-4 is written as:
d(M a  ,, ,t    T,)        g SG 2 SG 2  ,
c,f P                                              M. G w/o BL  M. G wk BL
                                  .gg                                                            4.17-23
                                                - Qa ,, 3t m -Q.
where:                                                                                                      ,
Cp'        =    Specific heat, Bru/(Ibm *F)
Q          =    Rate of energy transfer of transport, Btu /sec.
              .T          =    Temperature 'F                                                                  -
h          = Enthalpy of the working fluid, Btu /lbm and the subscripts:
f --        =    Fluid, both liquid and vapor phases, in cold legs METAL      = Metal mass of CL-2 and CL-4
              /J4B        = - Energy loss to environment neai=*wc4\t734417 aon:It*3195                      4.17-10                                REVISION: 0-
 
l                                                                                                                                                              g
                                                                                                                                                                        .i
                                                                                                                            ,                                            1 u                                                        8      ,
4                                                                                                                                      '-
3                            p.
4
                                ~ The'changiin energy associated with Cle2 and CL-4 given by the left-hand side of Equation 4.17-23 may be expanded to:
                                                          ,                                                                                                            .)
1
                                                              .        ~d( Ma ,,, ,[ T, ) : .                d(Md3..T, ) .        : d(- Ma , T, ) '    -4 17-24 s          CP,' r                                      '''                  "'
i dt -                            dt -                  dt                              j Eg~
    ~
                                ;4.17.2.1 Mass Balance 3                                              ,
(Pdor to test initiation,'the RCPs are operating. .Upon initiation of the transient, the RCPs are." tripped"'
sad forced flow goes to zero. ' At this point, the level transducer outputs may be used to' calculate
: mass inventory of the cold legs.
I Pdor to the start of testing and until the RCPs coast down, cold-leg flow is a single-phase liquid and .
[may,' therefore, be measured with the magnetic flow meters located in CL-2 and CL-4. : Also, under these conditions, the rate of change of mass storage in the cold legs is zero. Therefore:
dM a,    t 4.17-25
                                                                                                                    =0 dt and.
Mso
* Mac
                                                                                                , a of, at.  "
Mm.202 + M m-2w where the subscripts:
FMM-202                      =    Instrumer.t channel ids for magnetic flow meters in CL-2 and CL-4,
                                            ' FMM-204                                respectively
      ?.
All other parameters and subscripts are as previously defined. The single-phase liquid flow rate is calculated as:-
m_m = , FMM-XXX x puo(P                  .m, Tm.m)                    4.17-27 r
                                                                                                                                                                      . t
: s. N N i                                                                                                                    REVISION: 0 7                m:W1734dl7.nos:1b-073195 i                                          14.17 11 w            -
      ..g g s                  .                .          ,                .                                                                              -                -
 
i
  '^- - '
s s
                                                                                                                        'i
            .where:
FMM-XXX : =              Output from flow meter XXX in units of gpm where XXX      =  202 CL-2 204 CL-4                                                  *J P                ='    : Local pressure at flow meter, psia -
T)                =      Local fluid temperature, 'F                                              y p                = ' . Local liquid density, Ibm /ft.8
,                                                                                                                    ,l Flows for tests with inoperative flow meters may be inferred from cold leg differential pressure cells.        l 1
?
          - The local liquid density is calculated from the ASME steam table. routines using pressure, differential I
pressure, and temperature values from the data channels listed in Table 4.17-3 'Ihe local pressure E          :used to evaluate local fluid density is calculated as:
4 i
P      xxx
                                                              =  PT-XXX + DP-YYY                            4.17 28 All parameters and subscripts are as previously defined.~
Once flow in the cold legs becomes two-phase, the magnitude of the output from the flow meters is not indicative of the actual flow in those components. The liquid mass in CL-2 and CL-4 is then calculated using local level transducers as follows:
Step 1:          Compensate the readings from the downcomer level transducer listed in Table 4.17-4 to account for temperature differences between fluid in the downcomer and the fluid in the reference leg of the instrument line. The local pressure and temprature transducers to be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.17-4.
          - Step'2:          From the collapsed liquid level calculated from Step 1, calculate the liquid volume in the pressurizer, V6 cc,x , as follows:
V i. a. x
                                                            =
V(1)ct. x x LDP-YYY                          4.17-29 l
                                                                                                                            )
maap60(Mc n1734 417.m*1b 073195                                                            REVISION: 0 4.17 12 ,
 
I
                      , where:    -
                                                  ~
LDP-YYY = Output from instrument having this data channel ID'where YYY is determined by' cold leg being considered (see Table 4.17-3)
: i.                    V:        - = Volume, ft.2
: V(1) -    : = - Volume as'a function of elevation, ft.8/ft.
                    ' and the subscripts:
,e-1          =: Liquid inventory All other parameters and subscripts are as previously defined.
The elevation of the cold leg extends from 67.7 to 71.248 in. 'Ihe table of volume versus elevation -
,                      for CL-2 and CL-4 is mapped onto the downcomer levels readings, such that:
Downcomer-Comnensated Water Level                          Water Level in CL-2 and CL-4 (in.)                                              (in.)
67.7                                                0.0 71.248                                              3.548
                      'Ihe corresponding volumes of CL-2 and CL 4 are as previously calculated.
                  - Step 3::              - 7he local pressures and temperatures measured using the instruments identifled in Table 4.17-4 are used as inputs to the ASME steam tables to calculate the density of the liquid and vapor in the pressurizer in the cold legs:
I*                                                        p,, a x    =  p(PT-XXX, TF-XXX) 4.17-30
,                                                          p,, ct x  =  p(PT-XXX, TF-ZZZ)
* where:
p          =    Density, Ibm /ft.$
PT-XXX = Channel ID for local pressure measurement in downcomer
                                'IF-XXX : = Channel ID for local temperature measurement of liquid and vapor temperatures
                              . TF-ZZZ          in cold leg (see Table 4.17-4) i
                  ' m:pcAID4 417. son:ll@l95 :                          4.17                                REVISION: 0
 
i
            \
              ; ) e.
                        ? and the subscripts; l
:1      '= L Liquid phase of water:
                                  .g-      = Vapor phase of. water :
4          )
Step 4:~;      .Using the local thermodynamic properties of. water as determined from local pressure
                                        . and fluid temperature measurements, the liquid and vapor mass in the pressurizer is calculated as:'                                                                                                                                ,  l M,, cg, x _ = ' p,, ci, x xVt      et, x
                                                                        =  p,, ci, x x;(Vror, ca. x - V, ci, x)
M,, ci, x '
where the subscript:                                                                                                                                              ,
TOT , = Total volume of component All other parameters and subscripts are as previously defined.
Step 5: -        The rate of change in mass ' inventory of the cold leg may be approximated by differencing two consecutive calculated values of the liquid and vapor tuasses:
dM[ ct x -  ,
M  g co x        ,
Mg cz, x, ,., - M t                              ct x.i dt                At                                          ti ., - t, 4.17-32 dM,, ci, x'  ,    M .ca.x s              ,
M,, ct x, i., - M,, et, x, i dt                At                                          t;,i            - ti where:
A-    =        Difference between two consecutive calculations or data scans 9
and the subscript:
I      =        A specific value in the time and corresponding data array ww4ut34-417.no.:15073195                    4  <
4.17 14'                                                      REVISION: 0
 
I I
All other parameters and subscripts are as previously defined. The total rate of change of the mass.
  . ,                  l Inventory of CL-2 of CL-4 is then calculated as:
i I
                                                    ; dMg,,, ,( 7      . A Mci ,. ,,, ,e e
dt                At 4.17-33
                                                              - , ' AMt ci,, + AM,, et 2 + AM,, ce f + AM; ci,,
    .a                                                                                      At
                                    ~
Referring to Equation 4.17-21, the total mass flow rate from SG-2 is calculated in the hot leg and
,.            , . .. steam generator primary modules and assumed to be equally split between CL-2 and CL4. . The rate
              "' Sof flow from'CL-2'and CL-4 into the downcomer may be calculated by rearranging Equation 4.17-21 D and solving for that term as follows:
                                                                                            #  CL w/o BL                      4,{7 34
                                                            $oc.cL.iom.
                                                                            . 2 sa 2  _
At
                    . De rnass flow into the downcomer from CL-2 and CL-4 is calculated ustig the mass storage term for c                      those two compon:nts and the flow rate from SG-2.
                    . 4.17.2.1 Energy Balance
                      ; Equation 4.17-24 defincithe change in energy associated with CL-2 and CL-4 as'the sum of the energy associated with the fluid in each of the two cold legs. The fluid in these two cold legs may, depending on the time and nature of the test, be in either a liquid or a vapor phase. The energy balance,on CL-2 and CL-4 must account for energy associated with both the vapor and liquid phases.
He energy balsace for either CL-2 or CL-4 may be written as:
  ,4
    ~
                                                                                                                                            ?
d( Mci,x T, )                    d( T, )            d( Met x, , )
:c                                  C.t P
dt          o'          '
dt      n'  '
dt 4.17-35 C''
* 8
                                                                  +c.g P    MCL X, 3      gg
                                                                                              +c.g P  T a        gg
                    - where the subscript:
                                'g      =    Vapor or gaseous phase of fluid -
1'    c= r Liquid phase of fluid
,                  c anap60(Asec4\l734 417.aoa:lt>073195                  4,17 15                                        REVISION: 0 e-            e
 
        . All other parameters are as previously defined.L Writing the previous equation in its difference form:
                                    ;d( M et x T,I                                            A M cg,x,,
Cr .t 7      g C,,Mco v        x, , .AT,\ + c,, , _T, 4.17-36 AT                  AMcg, x, ,
* C P,3 M C' *' 8        s+  P, g g ..
at                    gg All parameters and subscripts are as previously defined. De data channel ids for the instruments to be used to define the thermal transport properties are identified in Table 4.17-4.
De rate of energy transport associated with SG-2 mass flow rate is calculated from the primary steam generator module.
The rate of energy chauge of the metal mass for CL-2 and CL-4 is calculated as:
                                        ' QCL wk BL MUAL OCL2 M EAL # hCt.4 MEAL                        4*l7~37 expanding,
* M      CP X                    4,}7 38 QCLx MnAI.
6t where the subscript:
TFM 20X = Temperature-sensing element to be used for this calculation:
X=2        CL-2 X=4        CL-4 All other parameters and subscripts are as previously defined.
r Similarly, the heat flux from the surface of the cold leg is calculated as:
QCLwh BL AMB QCL 2 AMB + OCI,4      AMD 4.17-39 m: W S n m -u ?..o :is o73195                      4,17 16.                                    REVISION: 0
 
g
                    -i d
c 'Ihe heat flux for each cold leg is calculated as:
x Snu-2ax -T,y,),            4,17 40
                                                          ' Oct. x Aun = Uci , x ,y, x Act, x ,y,
. a.    -
                            ~where:
1A1        = - : Effective surface area of the cold legs,' ft.2 -
:a                                    - U-    . = '- Overall conductance from the cold leg outside surface to the ambient, Btu /sec,-ft.2,.p T Awa '.= Ambient. temperature :
                            'All other parameters and subscripts are as previously defined.
NThe rate of ercrgy transport into the downcomer is solved for by rearranging the terms of
                          . Equation 4,17 23 and solving for that term. Note that the liquid and vapor mass flow rates in CL-2 and CL-4 are calculated, as are the enthalples associated with the vapor and liquid components.
s I
n            ;.
4 i
1 I
l 1
l o .-
                                            +
J nuwec4un+416os:'ib-on195                                  ' 4.17-17                              REVISION: 0      )
 
TABLE 4.17-1 DATA CHANNEL ids USED TO CALCULATE LOCAL FLUID PROPERTIES FOR FLOW METERS Data ChannelID Channel ID -          Data Channel ID                          for                Data Channel ID Applicable            'for                      . for                    Differential Pressuis                  for                        *
          ' Conditions    Liquid Flow Meter      Pressure Transducers                    Transducers          Fluid Thereocouples Cold leg inventory is      FMM 201                    PT 101                            DP-122                    TF-105 all liquid FMM 203                    PT 103                            DP-124                    TF 101 TABLE 4.17 2 DATA CHANNEL ids USED TO CALCULATE FLUID PROPERTIES FOR LEVEIS TRANSDUCERS Data Channel ID Data Channel              Data Channel              Data Channel              for Energy Applicable                              ID for                    ID for                    ID for                  Balance Conditions        Location        Liquid Levels            Local Pressure          Fluid Temperature          Calculations Compensated water        Do- omer              LDP-140                                              TF-152          l'          >
                                                                                                                                                ! /
level when water          annuius at                                      14-111                  TF-155            ,  ,      ' ' , ,;
levelin downcomer        = 180*az                                                                  TF-158              . ,!              ','>
is above bottom of      (= 270*az for          LD'-Il 6'                                                                  ",s    s'f        ss cold leg                  backup)                                                                                          >        >s Density and enthalpy        CL-1        '
di                    PT-101              TF-105 (liquid)      ,.s
                                                                                                                          %y a#N I
                                                                                                                                          .. J of liquid in cold legs                  s a,_    TNDP3                                        TF-107 (vapor)
CL-3        Edee?
PT 103              TF-101 (liquid)            "h* >-          *
                                                          ~e                                        TF-103 (vapor)                          4      -
Change in stored            CL 1                  ~ 2!I          ,        < ifM(
                                                                                                            '<  hj$b            TFM-201 energy of cold legs                            ,
CL-3                  >            M.,- .i"      .@.,d            s5s,            >            TFM 203 Heat loss to ambient        CL-1                M,        W        '*
s
                                                                                %%! P          "**
* 44P              '
HFM-201 CL-3        g %ss %                        <
                                                                                        ' ^
o  .    <              HFM-2m 1
  . m:Wec4\l734-417.non:lb 073195                          4,17 18                                                      REVISION: 0
 
        .            _                              . .. ._          . _ . . _ _ -                    __      _      _ . . . _                        ~ ._              _      _        ,
1
                                                                                                                                                                                          .1 4
1 4
                                .    .                      .                      TABLE 4.17 3 4i                        DATA CHANNEL ids USED TO CALCULATE LOCAL FLUID PROPERTIES FOR FLOW METERS' 1
1
  ,                                                                                .                          . Data ChannelID                                                                I
'.                                            ' Chamael ID                  Data Chamael ID .                            for                    Data Chassel ID l
                    . Applicable                          for                            for-                  Differential Pressure                .
for                          ]
l.-                  Condkiens            Liquid Fknr Meter            Pressure Transdacers                      Trameducers                  Fluid 'Ibermocouples                        i 1
1-Coki leg inventory is.
                                                . FMM-202                            'PT102                          DP-122                              TF-106
; a-          allliquid FMM 204                            PT 104                          DP-124                              TF-102 4
l' i
4 1
!                                                                                      TABLE 4.17 4 DATA CHANNEL ids USED TO CALCULATE FLUID PROPERTIES FOR LEVELS TRANSDUCERS                                                                                      .j
,                                                                                                                                                                                            i Data Chamael                                                                        Data ChaamelID
;                                                                          ID                  Data Chamael ID            Data Chamael ID                  for Energy                      i j                    Applicable                    .
for                          for.                        for                  . . Balance                          )
Condkloes :              Location          ' Liquid Levels                  Local Pressure          Fluid Temperature                Calculations                    -
[f            Compemated water              Downcomer              ' LDP-140                                                    TF 152                  ''v ' < ; ' '/ ''''
                                                                                                                                                                    ~
level when water              . annulus at                                            PT ill                      TF-155              ', ?''; c l 6 l ' ''
.            levelin dowocomer              = 180*az                                                                            TF-158              s    ' ',
                                                                                                                                                            'J,','''                          ,
is above bottom of          (= 270*az for              LDP-il6'                                                                        y5 Y            '1s      '
l cold leg                        backup)                                                                                                > > N v 'l ' ~ ': '4 l                                                                    ~                                                                                              ~
[C'' ~ 'l' ''' ' l''
,.            Density and enthalpy              CL-2                                                PT-102                    TF-106 (liquid)          > '
                                                                                                                                                                <c<
l            of liquid in cold legs                            y%p hSsMl{NEdHGj $f5                                          TF 108 (vapor)
                                                                                                                                                                              ^
                                                                $                      d>                                                          WI
* 4dbh$s  JN
.                                                CL-4                                                PT-104                    TF 102 (liquid) yi -$3 [! Ee%E
                                                                @$n'gM                                                        TF-104 (vapor)      a@1aI; 9;$O ' fBP6 Change in stored                  CL-2                                            'M        MMegl'ap9hif?                                    TFM 202 argy of ccM legs
;.                                              CL-4          q% > + , IMU@i            s    'WS MQ6                @          U$M$$ Nil                  TFM 204 Heat loss to ambient              CL-2          ON %' /INE                      '1  '
                                                                                                            .a          WhMT E$DE '                          HFM 202 i;                                              CL-4            8$NQR C *                      $pp , 4 ^#$ M)@$ jsfiNi$j                                    HFM 204 P-4 5
    ~.
i I
W m \ p6txpeec4\l734-417.aos:th-07319s -                              4,17 19                                                        REVISION: 0 i
 
4.18 Hot Legs The AP600 OSU test facility incorporates the two hot legs of the AP600 design. Each hot leg 'has an ADS-4 line associated with it. In addition, one hot leg, designated as L2, also has the pressurizer -
  -  ' surge line and the PRHR feed line associate with it. The pressurizer surge line connection to HL 2 provides a flow path from the primary system to ADS stages 1,2 and 3. Considering the various flow paths, the mass balance for HL-1 and HL-2, respectively, may be written as:
d M* 8        =  M ueart i ~b ADS 4-t  ~
* So i dt and d M*
* M ur-a dt 2 -b.~bst      ADS 4-2
                                                                                ~
Prim ~ SO 2 where:
            'M'            =      Mass, Ibm M            =      Mass flow rate, Ibm /sec.
and the subscripts:
            - ADS 4-X      =      ADS-4 X=      1,L1
                                      =  2,L2 HL 1. HL 2 = HL-1 or HL-2, respectively SG 1, SG 2 = Steam generator-1 or steam generator-2, respectively                                    i l
i .                                                                                                              I SL            = Junction between HL-2 and the pressurizer surge line                                !
UP . HL 1,    =    ' Junction between the RPV upper plenum and HL-1 or L2, respectively.            l
    =        UP - HL 2 l
l l
4
                                                                                                                  )
l 1
mWu4un4-41s.non:1b-on195                            4.18 1                              REVISION: 0
 
a Similarly, the energy balance for HL-1 and HL-2, respectively,is written as:
u
                                                            = ~ s,.g , hg, ,-Mxo34.,-h ,34.i:- M3a ,'h3a , _-
c,, ,                                                                                          4t8,3    ,
                                                            ~ O n a werAt. - On i Aus a
                ' and'.
                                        ~
                                . c,, ,
E2    8'  . . sf,,,, ha , g - M ,33'h31 - M,33 4 2 ioh , .,
4.18-4
                                                            ~
A rnunh    em
                                                                                ~
so , h3a ,
                                                            - K Qi i 2 urrat. - On 2 Aus                                                      a where:
                    . Cp                  =    Specific heat, Btu /(lbm 'F)'
                      -Q                  = . Rate of energy transfer of transport, Btu /sec.
T-                =    Temperature, 'F and the subscripts:
fz                =    Fluid, both liquid and vapor phases, in the cold legs
.                        METAL .          =    Metal mass of de hot leg
                    .AMB                  =    Energy loss to the environment l                . All other parameters and subscripts are as previously defined.
4.18.1 Mass Balance                                                                                                  .
                ;There is no direct measurement of mass Cow in the primary system hot legs of the OSU test facility; hot leg flows are inferred by continuity and/or energy balances performed on the system. Also, four
                ' distinctly different characteristic modes of operation may be identified for the hot legs; 1) single phase
: i. -              liquid (early in the test),2) two-phase natural circulation (prior to ADS actuation,3) after actuation of
                                    ~
1 ADS 1-3, and 4) after actuation W ADS-4. To properly analyze the test data, the development of mass balance equations for the hot legs shall account for these modes of operation.
1"                          <.                ..
l;            i mAap600nsec4\l734-418.nos:lt@3195                          , 4,18 2                              REVISION: 0 s
w
 
I iAs a first step, the calculation of the liquid and steam inventory in the hot legs shall be developed.
          ~ 4.18.1.1 Liquid Mass Storage in the Hot Legs
            - Die hot leg may be in one of three states; liquid solid, vapor solid, or a mixture of liquid and vapor.
          ''Ihe output from the appropriate level transducers listed in Table 4.18-1 is used to first calculate the -
          . liquid inventory and mass in the hot leg, and then corresponding vapor. inventory and mass. This              .
I calculation is accomplished as follows:
Step 1:      Compensate the readings from HL-1 level transducers listed in Table 4.18-1 to account for temperature differences between fluid in the hot leg and fluid in the reference leg of the instrument line. The instruments used to measure local pressure and fluid temperatues to
                        - be used to accomplish the compensation are also identified in Table 4.18-1.
: Step 2:    The local pressures and temperatures measured by the instruments identified in Table 4.18-1 are used as inputs to the ASME steam tables to calculate the density of the fluid in the hot legs:
p r. m. x =  p, (Pressure, Temperature)                            4.18              waere:
p ;.          .= ' Density, Ibm /ft Pressure      =  Local pressure representative of that to the hot leg of interest Temperature = - Local fluid temperature representative of that in the hot leg ofinterest and the subscript:
f              =  Working fluid, water, and includes both vapor and liquid phases i      ' Step 3:    Using the compensated liquid level and the appropriate function of hot leg volume as a function of height, determine the volume of liquid in the hot leg:
Vuai = V.rm. ta , x LDP-XXXcow                                      4.18-6 where:
V                = E Volume, ft $J
                ' LDP-XXXc , - = ' Compensated fluid levels data from appropriate levels transducer, ft.
s mhp600ac4um.41s.nos:iben195                        4,18 3                                    REVISION: 0 J
 
:r-    .                    ,
l
                            ,                                                                                                                                                        'l
                                                                                                                                                                                      'l '
and the'subscriptsi                        <                                                                    '
                                                                                                                                                      +
                                            ~l-~                      1=      Liquid volume,it.8 '                                                                                      ;
                                            . TOT .        .
                                                                      = Total volume of the hot leg                            '
i
                                                                                          ~
Othir parameters and subscripts are as previously defined.
* _' . Step 4: M'Ihe liquid mass inventory in the hot leg is now calculated as:'
                                                                                            ' M,, g x = : pt g x _x yt g x
                                                                                                                                                                    .4 18                                                                                                                                                                      -
a    i L and the' vapor mass is calculated as:
M,, a x : ~= ~      p,, g x x (VTor. a x - Vtgx)                                  4.18-8
: where the subscript:
_g                      = . Vapor conditions at the local hot leg pressures and temperatures All parameters and subscripts ren, as previously' defined. The total fluid mass in the hot leg is calculated as:
M ax      =                                                          418-9 Mt a x +M,, g x l
All other parameters and subscripts are as previousifdefined.
L                              ' Step 5: l The rate of change in mass l'nventory of the hot leg may be approximated by differencing U                                                      L two consecutive calculated values of liquid mass:
                                                                              ~dMax                AM , x , . . M x, , - M x ,_,                                -
                                                                                              ,.                                                                  4.18-10 p1;                                                                              . dt -              <At                  _ t,    . ti .,
                                                                                    '                                                                                                  i
(.                          ,
Iwhere the subscript:-
il
                                                                "=ilndex of the data and time arrays 1                                          1
:c ac W 17w es. n on195l (4,18 4_-                                        REVIslON: 0:
a-
                      . '            -.          .    . . A L'            .                    .              , n-'            :    ?. l'.a +  4  r,,                ,y
 
All other parameters and subscripts are as previously defined.
            '4.18.2 Mass Flow' Rate -
:. ;      - 4,18.2.1 : Hot Legs are Liquid Solid -
          ' Prior to test initiation, the sitnulated 'reactor coolant pumps (RCPs) are operating and the fluid'in the primary system is at a single phase liquid condition. Upon initiation of the transient, the RCPs are f:          " tripped" and begin a coast-down, allowing the forced flow in the primary loop to go to zero. 'As long -
as the hot legs remain water solid, the flow meters in the cold legs may be used to measure the mass iflow rate from the upper plenum into the hot legs. Thus, the flow through the steam generator for this
          - time period during the test may be expressed as the sum of the flow through the cold legs:
                                                      }M 3a x      =_M,y+M,z.
eg          ct 4.18-11.
where:
X,Y,Z-        A hot leg designation and its related cold legs:
Hot Lee = X                      Cold Lees = Y Z l                                  1 3 2                                  2 4 In the event that PRHR is operational during the time that the hot legs are water-solid, the PRHR flow is included in the sum of the cold leg flows. 'Ihat is, for the condition that the hot legs are water-solidi M        + M.so2
* b .2 + b et            ct .4 4.18-12
          ~ Substituting Equations 4.18-12 and 4.18-13 into Equations 4.18-1 and 4.18-2:
dM &l
                                      'S ur-m.i "M          AD5 4-1
                                                                    +
Ct.1
                                                                                +  -
C1. 3
                                                                                              +                    4*l8-l3 dt f
          .-and
                                                                                                    .dM -
s M ur-m. 2 ' - "  b.+
st BADS 4-2 +          C1. 2
                                                                                      +
C1. 4 4*l8'l4 dt
                                )
_ mhr60auc4\tm 41s.noa:Ib.073195                          4.18                                  REVISION: 0-
                /
 
                                          ~
Tall other parameters and subscripts are as previously defined.
E    ~ Note:          Early in the test, the change in fluid mass stored in the hot leg is expected to be near zero,
: ADS-4 flow is expected to be zero, and until ADS 1-3 is actuated, flow attributed to that
.                    L flow path is expected to be zero.
T
    - 4.18.2.2 Two-Phase and Two Phase Natural Circulation
    . 'Ihis portion of the test begins after the RCPs stop. Typically,' at this time, the PRHR is operating, but ADS has not yet actuated..
i                                                    '
;    . For this case,it will be assumed that the void fraction in the upper plenum is equal to the void '
"                  ~
fraction entering the hot legs.' First, the reading of data channel LDP-139 is temperature compensated, and an average void fraction in the upper plenum is calculated using the compensated readings from f
    ' the data channel:                                                                                                    >
i-                                                                      ~
cNP
                                                  .a p    =    1_                                              4.18-15 i                                                                        LDP-139 i      where:
H                =    Height of the span of data channel LDP-139, in.
a                =    Average void fraction and the subscript:
UP              =    RPV upper plenum The local quality in the upper plenum is calculated as:
                                                                                                                          ~
                                                                        '"    a2                                4.18-16 X, = S .
v,, ,
where:                                                                                                          .
            'S
                                =    Slip ratio between liquid and vapor, input value take to be 2
: v.              = . " Specific volume, ft.8/ lbm a'
                                = . Void fraction X                =    Local quality.
      =:p4\m4 41s.aon:ib-073195                                4,186 L                                ' REVISION: 0
 
and the subscript:
UP-          = . Upper plenum
                    ~
f-        ~Using the upper plenum quality and the rate of vapor genention, calculated in the RPV module, the
          . total mass flow rate out of the core region may.now be calculated as:
                                                                          'M varon                            4.18 17 y-                                                        bror, cons  #
y where the subscripts:
: TOT, CORE' = , Total flow rate out of the top of the core, Ibm /sec.
                < VAPOR        =        Fate of vapor generation calculated from the RPV module, Ibm /sec.
All other parameters are as previously defined. It is further assumed that the change in stored mass in
        - the upper plenum and upper head is small during this time. Thus:
M ror
                                                          '. cons bm.i + ba2 All other parameters and oscripts are as previously defined.
        'Now, assuming that the quality remains constant as fluid is ducted from the upper plenum to the hot legs, the ratio of the flow rates carried by the two hot legs may be expressed as the ratio of the heat loads carried by the hot legs:
i                                                      ,
b a2    ,  Oso 2 + Omm                          4,ig.19 7
Mg .            Oso i
; .c where:
                                  ~
Q-          . = Total heat load of a component, Btu /sec.
              .Y              = Ratio of mass flows in HL-2 to that in HL-1 1
m:Wumata. on:tb 073195                                  4,18 7                                  REVISION: 0          I s
j
 
and the subscripts:
                ' SG 1, SG 2 = Steam generators 1 and 2, respectively PRHR.        =  Passive residual heat removal De heat load terms are calculated and known from analysis of the steam generators' and the PRHR;
          - thus, y is a known, calculated value. Rearranging Equation 4.18-19:
4 4.18-20 Mn2      *Tb ai Substituting into Equatio.s 4.18-17 and 4.18-18, the mass flow rate into HL-1 is expressed as:
by g" ' ,      X(1+y) 4.18-21 He mass flow rate into HL-2, then, is calculated as:
ga      ,7g 7b              e    4.18-22 an                X (1+y)
All other parameters and subscripts are as previously defined.
4.18.2.3 Two-Phase Flow with ADS 1-3 Actuated As the test progresses ADS Stages 1-3 actuate. The calculation of the mass flow into HL-1 and HL-2 for this case is similar to that of the case without ADS actuation. Equation 4.18-19, which defined the flow spilt between HL-1 and HL-2 s modified to include the energy associated with the flow through the surge line to the ADS Stage 1-3 valves,                                                                      j u-bas          Oso 2 + Osi + Orana y    ,          ,-                                                  4.18-23 M,g                        Oso n                                        !
L All other steps are the same as described above for the two-phase natural' circulation condition. That
          . is, Equation 4.18-23 is usdd to calculate a flow split ration between HL-1 and HL-2 that is then used in Equations 4.18-21 and 4.18-22 to calculate the mass flows into the two hot legs.                              ,
l nW\ini <is.no.:ib-on195 -                          4,18 8                                      REVISION: 0' 4
_____.______.______.______.______m.
 
4.18.2A Two-Phase Flow with ADS 13 and ADS-4 Actuated As the test transitions into its long term cooling simulation, ADS-4 actuates. The calculation of the mass flow into HL-1 and HL-2 for this case is similar to that of the case without ADS actuation.
* Equation 4.18-23, which was modified from Equation 4.18-19 to calculate the flow spilt between HL-1 and HL-2 with ADS 1-3 actuation, is further modified to account for the flow and associated energy tresport through the ADS-4 valves:
o b lit  ,    Oso 2 + Ost. ' + Q Ans 4-2 + O m ta              4.18-24 7
M.m                  Osa i + QADs 4-and all'other steps are, the same as described above for the two-phase natural circulation condition.
    .- That is, Equation 4.18-24 is used to calculate a flow split ration between HL-1 and HL-2 that is then
    ; used in Equations 4.18-21 and 4.18-22 to calculate the mass flows into the two hot legs.
4.18.3 Energy Balance Equations 4.18-3 and 4.18-4 define the change in energy associated with HL-1 and HL-2. The fluid in the two hot legs may, depending upon the time and nature of the test, be either in a liquid or a vapor phase. 'Hius, the energy balance for HL-1 and HL-2 must account for energy associated with both the vapor and liquid phases. Tims, the change of energy for the fluid in either HL 1 or HL-2 may be written as:
d( Mm. x T, )                          d( T, )              d( M m,x,,)
C.t r
dt                ''''  *~*''
dt          '' '
dt 4.18-25
                                              +
d( T )                d( M      )
C.:
r Mm. x. '
dt          ' ' ' 8 d
where the subscript:
g              =  Vapor or gaseous phase of fluid I              =  Liquid phase of fluid J
maap60 msec 4unuta.noa:15073195                    4.18-9                                    REVISION: 0
 
    )
IAll other parameters are as previously defined. Writing the above equation in its difference form:
id( Max.T,)'  -
                                                                  ~
AT, -          AM a  x, ,
                                    'C.r            dt                '''
                                                                              * *' At          ''''        At 4.18                                                                                        AT              AM
                                                                  +
c,, , ; Ma x,,            '' 8 8 At                  A                                e-
: All other parameters and subscripts are as previously defined. - The data channel ids for the instruments to be used to define the thermal transport properties are identified in Table 4.18-2.
                    'The rate of energy change of the metal man for HL-1 and L2 is calculated as:
                                                                                          'AT~
w *Y Qgx          .= Mxcx      p 4.18                                                                                              At where the subscript:
TFM 20Y Designates the temperature sensing element to be used for this calculation:
where Y = 5 => El 6 => HL-2 All other parameters and subscripts are as previously defined.
Similarly, the heat flux from the surface of the hot legs is calculated using the surface temperature and
                  - convection to ambient.
On x m = Unx, x Ag x , x (T oy                          -T)                    4.18-28 4
where:
                        'A~            =    Effective surface area of the hot legs, ft.2_
                        -U.
                          .          .= Overall conductance from the cold leg outside surface to the ambient,
                                          ' Btu /sec.-ft.2 'F I
                        .-  TS,        = : Ambient temperature All other variables and subscripts are as previously defined.
t
: w. s-h'                                                                                                                                          1
                  -m: Win 4-4 s.aos:ll473195                            .-4,18-10                                    REVISION: 0                )
 
For both HL-1 and HL 2, the energy transported from the hot legs by flow ducted from those components by the ADS-4 system is obtained from the respective ADS-4 separator mass and energy calculations.
          ' Simitriy, the energy transported from HL-2 by flow ducted fror. the hot leg by the surge line is 4
obtained from the surge line mass and energy calculation module.
The mass flow to HL 1 and HL-2 has been estimated using a ratio of heat removal rates and quality'.
for various times during a test. A mixture enthalpy is calculated for the total flow as:
X h, + (1 - X) h,                            4.18-29 hm. x imx
          ; All parameters are as previously defined and the liquid and vapor enthalpies are defined using the
: values from the temperature and pressure sensors identified in Table 4.18-1. The energy transport into l          the hot legs from the upper plenum is calculated by multiplying the appropriate estimated hot leg flow by its respective mixture enthalpy.
For HL-2,' the energy transport associated with the operation of the PRHR is evaluated in the PRHR module.
1 All terms in Equations 4.18-3 and 4.18-4 have now been defined, except the energy transport from the
                                ~
hot legs into SG-1-and SG-2, respectfuly. Thus, these equations are rearranged to solve for the energy transport rate into the. steam generators.
h d
.                                                                                                                    l i
u j
,                                                                                                                      l
,-                                                                                                                    j
                                                                                                                      )
i l
                                    .                                                                                  1
          -w-em4 4is..o=: iso 73195 -                        4.18-11                                REVISION:- 0
 
TABLE 4.181 DATA CHANNEL ids USED IN HOT-LEG MASS AND ENERGY CALCULATIONS :
Data Channel Data Channel            ID              .
Data Channel        Data Channel            ID                for ID                    ID                for              Energy .
                ' Appucable                              for!            .
for          .'Finid              Balance Conditions -      Location        Liquid Levels      Local Pressere      Tengerature        Calculations Fluid conditions in      . HL        HPS-205*        $g@e!s3N$g$dlN m 2M$r      " N$f P;P $Ni$e$$$"943M$dk
                                                                                                              'hP9
                'I                                                  :hihhy.g!h^ k'lE d%3h! $$bfh3hkE E2            HPS 206" aw".    +p.
Compensated levels        . HL-1          LDP-207                PT-205          ' TF-205      ~ ggghgh,p~
readings in bot legs                                                                                  aVEMifj HL-2          . LDP-208                IT-202 .          TE-206        1@i43?Mb4[3 Density and .            .El                                      IT-205      TF-141 (liquid)            !MN%
i 3.
M$$hi$$$                                                  .(' %dtfp!h!fh$
enthalpy ofliquid la                  d$hMI$$i$                                TF-143 (vapor) bot legs                              3m -
D2                                  . PT-202      TF-140 (liquid)          ywa6 hE$fhk@m$ihi
                                                  $$R"W        g#V                        TF-142 (vepor)  p$+"hk[M
                                                                                                              ?
i
                                                                                                                              >.ahf mn ,
Change in stored            El        FMMhb $hENN$$Nfh NMUhhhE                                        TFM-205                '
cae'sYo' bot 8e85 Ht.2        M WQgg Memse Br$#$R                                            TrM-206
                                                  -                    m                          we ,
Heat loss to ambient        El        @o#ffa:hed,ny 9y4%hgy4    w g$$hC@
                                                                                            $.            ;      HFM-205 E2          MMddi            $$$$ M MfE @" l[ 0,                          HFM-206
        ' Note:
(1) Heated phase switch is used to determine state of fluid in hot legs: liquid solid ~ = 100, full scale reading two-phase = 0 < x < 100 vapor solid = 0
        ; nWeim418 noo:Ib4D195 ~                              4,18 12                                            REVISION: 0
 
TABLE 4.18-2 DATA CIIANNEL ids USED TO CALCULATE LOCAL FLUID PROPERTIES FOR FLOW METERS
; a~
Data ChannelID Channel ID          Data Channel ID                    for            Data Channel ID for                    for                  Differential                        for Applicable          Liquid Flow              Pressure                    Pressure                      Fluid Conditions              heter              Transducers                Transducers            Thermocouples Cold leg inventory        FMM 202                  Irr102                    DP-122                      TF-106 is all liquid FMM-2N                  I'r IN                    DP-124                      TF-102 4
TABLE 4.18-3
,                                    DATA CHANNEL ids USED TO CALCULA'IE FLUID PROPERTIES FOR LEVELS TRANSDUCERS Data Channel          Data Channel Data Channel        - Data Channel                ID                        ID ID                  ID                    for                for Energy Applicable                              for                for                  Fluid                  Balance Conditions          Location      Liquid Levels      Local Pressure          Temperature            Calculations Compensated water      Dowscomer            LDP-140                                    'lT-iS2                      M W' level when water      Annulus at                                PT-111                TF-155
* level in downcomer    - 180*azi                                                        TF-158                  ,    f''
is above the bottom    (= 270*az for        LDP-ll6                                                      g                ,    ,
of the cold leg        backup)                                                                            *
* Density and                  CL-2        ,
kg ' %    ,      PT-102            TF-106 (liquid)                ,/
enthalpy ofliquid in                          '
TF-108 (vapor)                        at cold legs                    g            g gy                  gg.- IN          TF-102 (liquid)          [            x    "j
* g                                TF-IN (vapor)          %
Change in stored            CL-2          ' M js$            is "          -        u  y*        s            TFM 202 energy of cold legs CL-4            9            . W,              -
d$      $6            TFM-2N
      }{ cat loss to ambient      CL-2          ,iGPM D            *    '
* s'    sifi    & ^^              IMI-202 CL-4            ',  "
J      x I n t-2 N 1
m:\atsheetn4 41s.noa:lt>073195                      4 18-13                                                  REVISION: 0 1
 
l 4.19 Pressure Conversions -
A number ofinput pressures need to be converted from psig to psia and placed onto the results plot file..- As with other calculations involving input pressures in the various modules, the ambient pressure data channel (Irr-003) is used for the conversion, as opposed to a constant of 14.7 psi. 'Ihe units of
~
the resulting pressure values is psla. A list of pressures converted from psig to psia is given lo Table 4.191.
1 i
h
              .t .
m:\np60bc4M34-419.aon:lt473195,                    4.19 1                                    REVISION: 0
            ~
 
t.
I h
                        *Y
                        , 3-                                                                                                                              ,
s                                                                      TABLE 4.191 PRESSURE CONVERSIONS '
                                                          ' Data Channel                                      Channel Description
                                                                                                            - Break Seper Ent DP '
                                                              -- DP-905 ' .
FT-001-                                    MFP Dischrg Pressure PT-002                                        MS Header Pressure-                                . ,.
PT-101 -                              ,
                                                                                                          .CL1 Press @RV Flange PT-102                                    CL2 Press @RV Flange-
                                                              - PT-103 '                                - CIJ Press @RV Flange.-
FT-104 '                                  CL4 Press @RV Flange PT-107f      .                            RV. Upper Head Press .
1 FT-108                                        RV Bottom Pressure PT-109 '                                  DVII Pres @RV Flange PT-110                                    DV12 Pres @RV Flange FT-111                                    RV Dwncmer Press-Top FT-112                                      RV Dwncmer Press-Bot J
PT-113                                      Retr Blw Mid Spc Grd -
PT-201                                      SGI Long Tbbe Press PT-202                                            HL-2 Pressure
  .                                                            PT-203                                    . PR Upstrm of Break-1 PT 204 -                                    SG2 Long "Ibbe Press 1
FT-205                                            HL-1 Pressure                                              j
!:1                                                            FT-206                                      PR Upstrm of Break-2                                      -
PT-301'                                    SGI Sec Steam Press
.                l-                                            PT-302                                      SG2 Sec Steam Press FT-401          ,                              ACC-1 Pressure                                          .i r                                                            : FT-402 -                                        1ACC-2 Pressure                                              l 1 PT-501l                                          CMT-1 Pressure J . PT-502.,                                          CMT-2 Pressure
                .r I
l
                                                                                                                                                                        'l 1
4                                                                                                                                                i
                                  ;:4 ~ -- -A1734419.aoe:Ib 073195                        4,19 2                                            REVISICN: 0'
      .-      Y                            '
y'
: O                            ,
                                                +                                                                            _                                  _
w..,,g      ,    ,.,,,+..,4    w.g,,_ ,,er  .,w. m  y ...            y
 
s                                                                                                    ,
I TABLE 4.19-1 (Continued)
PRESSURE CONVERSIONS Data Channel                          Channel Description FT-602                          PZR NR Pressure PT-603                          PZR NR Pressure i
PT-6N                            PZR WR Pressure
                                  . PT-605                          ADS 1-3 Separtr Press PT-606                          IRWST Sparger Press PT-610                          ADS 4-2 Separtr Press PT-611                          ADS 4-1 Separtr Press FT-701                            IRWST Pressure Irr-801                        CVSP Discharge Press FT-802                        RNSP Discharge Press FT-901                          Primary Sump Press Irr-902                        BAMS Header Pressure FT-905                            Break Separatr Press W
1 4
f l
i-m:\ap60mnee+1734-419..on:1b-or3195        4.11-3                                REVISION: 0 4
 
4 4
5,0 LANALYSIS OF OSU TEST DATA
:                    The phenomena identification ranking table (PIRT) for AP600 small break loss-of-coolant accident
[.              ' (SBLOCA) with long-term cooling provided a guide for the OSU testing (Table 1.3-1). 'Ihe PIRT was -
i*-    -
used to identify the instrumentation needed to record specific phenomena and also the manner in
~
which the tests' were performed. An initial acceptance evaluation of the tests against meeting the needs documented in the PIRT was performed in the AP600 low-Pressure integral Systems Test at j ,
Oregon State University, Final Data Report, WCAP-14252, which also included an evaluation of-c                    critical instruments and the acceptability of the initial conditions.
LOCAs with long-term cooling (LTC) in the OSU test were divided into phases characterized by.
j  ,
primary system pressure and thermal-hydraulle phenomena occurring within the primary and safety
* systems. 'Ihe following are the phases selected for the purpose of detailed evaluation of the LOCAs:
C    Blowdown phase a    Natural circulation phase f
                          -*    Automatic depressurization (ADS) phase
* In-containment refueling water storage tank (IRWST) injection phase
;                          * ~ Sump injection phase
                    'Ihe analysis of the OSU test data was performed using the test mass and energy balance computer
-                    code developed specifically to perform a continuous mass and energy balance for each component of the system (see Section 4.0). 'Ihe collapsed levels were also computed for the various components,
-                    including the power channel. The actual two-phase level was calculated in the power channel to                ,
establish the fluid coverage of the heater bundle during the test.
                    'Ihis section provides an analysis of the test data from Matrix Tests SB01 and SB18. A discussion of each test is provided along with a set of standard plots that quantify the performance of the test.
                . Additional plots are included to aid in characterizing the phenomena observed during each test.
sv Matrix Tests SB01 and SB18 are both 2-in. cold-leg breaks, with the break located at the bottom of cold leg-3 (CL-3). Matrix Test SB18 was a repeat test of Matrix Test SB01 performed to confirm the behavior of the system and to evaluate the repeatability of test results.
4, t
P
                - ms: Win 4* 50.sor: ibm 3195 '                          f,- 1                                    REV!slON: 0
                                                                                                                                    )
 
4 5
i:                      '
7                                                                                      j 5.1 Analysis of Matrix Test SB01-
            . Matrix Test SB01 (OSU Test U0001) modeled a 2-in, cold-leg break LOCA with LT and without operation of the nonsafety related systems. "Ihe break was located at the bottom of CL-3 on the core
                                            ~
                ' makeup tank side of the facility of one of the ADS-4 lines.
The analysis of Matrix Test SB01 is divided into three sections:
i y  '
                          *  - Facility performance J.- Short-term transient l                              ~ Long. term transient -
                - The facility performance (Subsection 5.1.1) describes the overall response of the system throughout the 1 test / The short-term transient portion (Subsection 5.1.2) provides a discussion of the system behavior from the start of the test through system depressurization and includes the initial system blowdown, the establishment of natural circulation, and the initial portion of IRWST injxtion cooling. The long-
                . term transient portion (Subsection 5.1.3) discusses the behavior of the test between 8000 seconds and the end of the test and includes the completion of IRWST injection and the establishment of sump injection.; The refill and subsequent recirculation of the core makeup tank (CMT) appears as a separate (iiscussion in' Subsection 6.1.1. The period between SBLOCA initiation and LK is not discussed specifically, since the system behaves in a stable manner.
I        r                                                                                                          g 1
s 4
                . mWm -50..o.:1wri3i95 '                            5.1 1                                    REVISION: 0
                                          )
 
l 5.1.1 Facility Performance
: A flow' nozzle simulating one line of flow was installed in the ADS 41 line HL-1 to the ADS 4-1 separator) to provide the single-failure simulation. A flow nozzle simulating two lines of flow was
* Installed in the ADS 4-2 line (HL-2 to the ADS 4 2 separator). Additionally, flow nozzles simulating two ADS 13 pairs of valves were installed in the ADS 1-3 inlet lines.
The reactor heater control decay algorithm maintained maximum reactor heater power ' output for 140 seconds, and then power was programmed to begin to decay to simulate the total post-trip energy .
input of the AP600 nuclear fuel. This test was performed with reactor heater rod HTR-C2-317-removed and replaced with a dummy rod.
              ' Facility performance is' divided into separate discussions of the five phases of the test: blowdown, natural circulation, ADS, IRWST lajection, and sump injection. The overall performance of the
            - 30,000-second test is shown in Figures 5.1.1-1,5.1.12, and 5.1.1-3. Figure 5.1.1-1 shows the pressurizer pressure throughout the test with the various phases and operating components indicated for each phase. The time scale is cut for clarity between 2000 and 12,000 seconds since there was no change in the operating mode during this period. Figure 5.1.1-2 shows the total injection flow rates into the DVI line from the various systems as a function of time., Figure 5.1.1-3 shows the calculated quantity of steam generated in the core throughout the test, i '
A comparison of Figures 5.1.1-1 and 5.1.1-2 shows that, as the primary system depressurized, a continuous flow of water into the reactor vessel was provided by the passive safety systems. The          ;
          . passive safety injection systems overlap so that, as one system drained or emptied, another provided flow into the simulated reactor vessel for continuous core cooling.
1 1
                'Ihe flows were large enough that the simulated core exit temperature was saturated or subcooled for      l significant portions of the transient, and the core steam flow was less than the passive safety system    l' injection flow (Figures 5.1.1-2 and 5.1.1-3). As the system transitioned into LTC, the water injected
          . from the sump was hot since it originated in the primary system. The hotter sump water combined with the lower driving head during the sump injection resulted in continuous steam generation in the      i
;-              heater rod bundle (Figure 5.1.13) after 14,900 seconds. This steam was then vented primarily through      )
,              the ADS-4 valves.
y-
              ~5.1.1.1 Blowdown Phase
                'Ihe blowdown phase corresponds to'the first 80 seconds of Matrix Test SB01 (Figure 5.1.1 1). The
          . test was initiated (0.ane) by opening the break valve located at the bottom of CL-3 and was completed when steam pressure reached the steam generator (SG) safety valve setpoint. 'Ihe hot leg of      l the reactor coolant system (RCS) was initially at 420*I and 370 psig prior to test initiation. The 1 simulated S signal was generated at 0.5 seconds after the break signal and initiated the following Eactions.
mNp600Ll734w'50.aos:Ib473193 :
5.1.1-1                                    REWSION: 0
                                                                          =
 
E In the first [ _ ]** seconds, the SG s'a fety relief setpoint pressure was raised to [ ]'bd psig, and the reactor shifted to power (kW) control mode with a programmed power demand for 600-kW total power. The main feedwater pump tripped and the feedwater was isolated at [-]*d seconds.' 'Ihe passive residual heat removal heat exchanger (PRHR HX) outlet valve and CMT discharge valves .                    ,
opened at [ ]*d seconds, and the reactor coolant pumps (RCPs) tripped at [ ]** seconds after the -
          . break signal.;
f          Forced flow conunued through the PRHR HX and the CMTs until the RCPs stopped at about                          ,!
        ,  [- j ]*d seconds, at which time flow changed to natural circulation flow. . As the RCS depressurized
;        . and coolant escaped through the break, the pressurizer level decreased rapidly and steam formation began in the reactor vessel upper head. At about [ ]*' seconds, the level in the reactor vessel indicated the vessel was beginning to lose inventory as the vessel drained and some liquid flashed to i
          . steam. The upper plenum volume began to show a collapsed level decrease indicating that there was
          . steam collecting in this volume at about [ ]*d seconds.
As primary system pressure reached near a steady-state condition, the system transitioned into the natural circuladon phase once the pumps coasted down and the system reached the SG pressure 2
setpoint at 335 psig at about [ .]** seconds. During this period, there was initially liquid solid ~
L          natural circulation in the PRHR and CMT systems. 'Ihe CMTs provided recirculating flow to the reactor vessel while PRHR removed energy from the primary system.
5.1.1.2 Natural Circulation Phase The upper head drained to two-thirds empty after [        ]** seconds. The mass loss through the break caused a rapid decrease in pressurizer level and emptied the pressurizer at about [        ]'*d seconds.
            'lhe pressurizer surge line was completely emptied at about [        ]*d seconds. The primary system
          ' was initially at a pressure above the SG secondary-side pressure and continued to remove energy from the primary system. As the system continued to drain, the SG tubes started to drain at [          ]*d seconds, and the ' generators transitioned into a two phase recirculation behavior. 'Ihe cold legs h        developed a void fraction at about [      ]** seconds at which time the CMT balance lines began to drain. CMT-1 and CMT-2 levels began to decrease, making the transition from recirculation to draindown at about [                          ]** respectively, and the injection flow from the CMTs
          ' increased (Figure 5.1-2). At about [ . ]** seconds, a condensation /depressurization event took place in CMT-1, as indicated by a rapid refill of the CMT-1 balance line as steam from the balance line was        .
condensed in the CMT, Water from the cold leg was drawn up the balance line into the CMT as the
          - balance lir,e filled.
As the system continued to drain, the hot leg level began to decrease at about [        ]** seconds, and the steam generation reached its maximum at 270 seconds (0.54 lbm/sec., Figure 5.1-3). !ihe U-tubes of both SGs were completely empty by about [ . ]** seconds and became superheated at about 1360 seconds. The horizontal sections of the hot legs started to drain at about [                  ]*d seconds. 'Ihe hot legs remained at saturation temperature and never superheated, even though they -
mwtmw.sano.:ltan3195                                $,1,]                                    REVISION: 0
 
l l
l
  .                                                                                                                                        .l were partially or completely empty due to a small flow of saturated steam from the reactor heater ,
: bundle to the SGs.
4
                                            ~
l The collapsed liquid level inside the reactor pressure vessel reached a near-term minimum valve at
              '[' ]** seconds but the core remained covered with a two-phase mixture during this period. The              .
maximum steam generation rate shown in Figure 5.1-3, also occurred at this time as the flow ftom the
~
CMT'was decreasing.                                                                                                      j d                                                                                                                                          '
e        .          ..
I          _ When the RCS depressurized to about [ - ~ ]** psig at about [                  ]** seconds, accumulator injection -          l I
: l.            -into the DVI line began (Figures 5.1 1 and 5.1-2). At [ . ]** seconds, CMT-1 reached the ADS-1 I
            . setpoint, and the ADS-1 valve opened, to initiate ADS blowdown.'                                                            ,
b              .
c 5.1.1.3 ADS Phase
            . The ADS flow' path, in conjunction with the break, caused RCS' pressure to decrease at a more rapid rate, redistributing the mass inventory of the system. The opening of the ADS-1 valve resulted in two-phase flow going through the pressurizer to the ADS 1-3 separator and into the IRWST through the sparger. .The opening of the ADS-1 valve, followed by the ADS 2 valve about [ ]** minute later, caused an increase in the rate of RCS depressurization. As the different ADS stages opened, the
:              primary vent path shifted from the cold-leg break to the ADS valves through the pressurizer.
The accumulators started discharging into the DVI line, which reduced CMT 1 injection flow to zero over the following [ ]** seconds and CMT 2 injection flow to less than [ ]** gpm over the following
[ .]** seconds by closing the CMT discharge line check valves until the accumulators were himost                            j
!-              empty and depressurized. With the accumulators at their maximum injection rate, the RC.S refilled and the surge line and pressurizer began to reflood at about [            ]** seconds, and the pressurizer attained its          ;
maximum level at [        ]** seconds. Once the accumulators were empty, the pressurizer and surge line
[              drained back down and were completely empty at [                ]** seconds.
l            _ The pressurizer was slightly subcooled at about [            ]** seconds and remained subcooled until primary sump injection began, then increased to saturation temperature. The pressurizer remained at saturation temperature until about [            ]** seconds when the temperature began to rise into the superheated -
I            = range.
            'When RCS pressure decreased to [              ]** psig at about [      ]** seconds, the two IRWST injection
;              valves automatically _ opened, but IRWST injection could not occur until RCS pressure decreased to near atmospheric, ;As ACC-1 and ACC-2 completed injection at [                    ]** and [  ]** seconds,' CMT .
_ lqjection flow ' started to increase at [- ]** seconds, and CMT-1 injection flow started to increase at
[- ~_]"* seconds. About 50 percent of the nitrogen gas inventory used to pressurize the accumulator
            .w as injected into tim DVI lines, momentarily cooling the injection lines. The nitrogen caused a momentary decrease in DVI-1 flow of about [ ]** gpm and a decrease in ACC-1 outlet tcmperature of
            . accou7hso. :isom95                                      -5.1.1 3                                        REVislON: 0 1.
i e                                                                                                                    - -
 
}l 1
f about [        l'* at [ ]** seconds. On the ACC-2 side, there was no indicated change in DVI 2 flow, although the ACC-2 outlet temperature decreased [ -              ]** at [ ]** seconds.
During the accumulator injection period, at about [            ]** seconds,' there was sufficient injection of '      ,
subcooled liquid to suppress bolling in the core region. The downcomer was filled with subcooled liquid which resulted in the collapse of the superheated steam bubble in the upper portion of the reactor vessel downcomer annulus. ' As pressure decreased in this region, the downcomer fluid accelerated upward and impacted on the bottom of the core barrel flange where the core bypass holes are located.                  -
The impact of the downcomer liquid on the solid surface of the core barrel flange was heard during the '
test.
        ; During accumulator injection,' PRHR flow decreased to near zero (<0.2 lb/sec.) and the PRHR level decreased. The majority of the nitrogen was discharged into the DVI at about [                          ]** seconds, respectively with small subsequent periodic outflows marked by spikes in the DVI line flow The PRHR HX inlet temperature became subcooled wNie the ADS-4 valves opened at [                      ]** seconds and
        . over the next [ .            J'* seconds dropped to and paralleled the outlet temperature. Again, this is an indication that there was no flow through the PRHR HX during this time frame. From [
1** seconds, both DVI nozzle temperatures increased from essentially ambient conditions to as high as [        ]**.'F and then returned to ambient condition. The temperature increase was caused by two factors. First, there was rapid heating of the remaining water injected from the CMTs. Second, the reactor vessel downcomer level was at the DVI nozzle level during this period, possibly partially uncovering the nozzles. The temperature transient was terminated when IRWST injection began refilling the reactor vessel at about [          ]** seconds, and temperatures returned to ambient conditions-when the CMTs were empty, terminating hot liquid injection.
Steam generation in the reactor vessel was reestablished at about [              ]** seconds and the reactor vessel inventory began to decrease. At [            ]** seconds, the ADS 4-1 and ADS 4-2 valves opened automatically when the CMT-1 level reached its low-low level setpoint. ADS-4 actuation started a decline in RCS inventory that could not be overcome until IRWST injection began. 'Ihere is initially too much mass in the system to be vented through ADS-4 before IRWST injection can occur. CMT-1 and CMT-2 were completely empty at [                            ]** seconds, respectively.
The collapsed reactor vessel level reached a minimum value of about [                ]** in. at [  ]** seconds.
* Although this level is below the top of the heater rod heated length, the actual level of the top of the
        . two-phase mixture is much higher, as shown in the behavior of the' core outlet thermocouples' (Figure 11.1-4), which do not exceed saturation temperatures.
At about'[          ]** seconds, the RCS was drained sufficiently thai system pressure _ decreased to about l [ ]** psig, which was sufficiently low that the IRWST static head was greater than RCS pressure, and
        'IRWST injection began.
        . m4peamm4w.50. sos:lbO73195                                $,1,1 4                                      REVISION: 0
 
l 1
l
                            ..                                                                                                                  1 5.1.1 A IRWST In.jection Phase                                                                                                    j i
IRWST injection was split between the two DVI lines beginning at [                    ]* seconds and continually                -l 2              diminished (Figure 5.1-2) as the differential head between the IRWST and the RCS decreased with                                  !
drainage of the IRWST. IRWST injection was sufficient for the primary system to refill. De lt                                                                                                                                              )
pressurizer and pressurizer surge line emptied a second time at about [                                ]* seconds,
,            respectively.                                                                                                                    _;
When the pressurizer had a liquid level ADS 1-3 separator and sparger pressure became negative by as much as [ -]* psig.L Dese values remained negative from [                              ]* seconds as steam -
trapped in the ADS lines was condensed in the IRWST. De negative pressure was broken as the level -
in the IRWST decreased below the sparger nozzles. No vacuum breaker was installed on the sparger :
            - line inside the IRWST for this test. A vacuum breaker is included in the AP600 design, and this.OSU q          - test response is not typical of the AP600. He surge line then began to reflood almost immediately at
            -[ ; ..]* seconds and the pressurizer at about [              ]* seconds. We reflood was caused by RCS y            levels increasing above the reactor vessel nozzle; because IRWST injection exceeded the inventory losses and the condensation in the ADS 1-3 lines. De maximum pressurizer level attained was about
_ [ L ]* In. at [          ]* seconds, but it immediately began to decrease. De pressurizer was empty at
[        ~]* seconds    and  remained empty for the remainder of the test. He surge line stayed full until
[      ']* seconds when the level decreased to about [ ]* In. and remained there until [                        ]*
seconds. De level again decreased to about [ ]* In. at [                ]* seconds and oscillated between
,            about [            ]* In. for the remainder of the test.
:            Both CMT balance lines began to refill at about [                ]* seconds when the IRWST injection increased the reactor vessel level sufficiently covering and refilling the cold legs. At about [                    ]* seconds,
          . when the CMT-2 balance line had completely refilled, CMT-2 began to rapidly refill and reached the
[    ]* In.' level (about two-thirds full) at about [          ]* seconds. - The CMT refill is discussed in more detail in Section 6. After the CMTs were partially refilled, there was no injection flow from the CMTs because the higher static head of the IRWST held the CMT discharge line check valves closed.
C Steam generation started again at about 8600 seconds and continued for the remainder of the test (Figure 5.13). CMT-1 and CMT 2 remained at essentially constant levels for several [                                ]*
seconds and then began slow draindowns at about [                            ]* seconds, respectively. The
    .-    ldraindown for both CMTs was slow and did not occur until the IRWST relative level was [
                - ]* In. below that of the CMTs. Data indicate that the CMTs drained for a while, and then the differential head between the IRWST and the CMrs again closed the CMT discharge check valves,
          . terminating draining until the differential shifted the other way and draining recommenced. Both
            .CMTs were completely empty at about [ -                ]* seconds, which coincides closely with the primary sump injection valve opening at [              ]* seconds. A possible correlation is that when the primary sump valve opened, the IRWST had just reached its minimum level of about [                      ]* in., which is about l[ ]* in. below the instrumented level for the CMTs, and that there was still a slight negative pressure remaining in the CMTs. . Also, when the primary sump injection valves opened, there was a short
          . mA,600anar sa o :tb.on195 :                              '5.1.1-5                                              REVISIONi 0 -
                                              =
 
_ --            . .-                -~ - .-- -                    - - - - - .-~
period in which the IRWST and primary sump levels equalized, causing a decrease in RCS fluid levels and resulting in a rapid . drop in CMT levels from about [                                                          }** in.
Starting at about [                ]* seconds, there was a sedes of pressure, level, and flow oscillations that .                                                                                .,
occurred throughout the components of the facility lasting until about [                                                                        ]* seconds. 'Ihese oscillations will be discussed in detail in Section 6.
At [          ]* seconds, the PRHR HX inlet temperature instantly increased from [ _ ]* 'F to saturation                                                                                            ,
temperature. .'Ihe temperatures increased at about [                                                  ]* seconds after pressure, level, and flow -
oscillations began in the facility and was possibly caused by the inlet line burping and once again allowing the line to fill with saturated steam. Following the burp, all of the PRHR HX temperatures began to slowly approach saturation.
The break separator level began to increase at the same rate as the primary sump at about
[    ]* seconds.''Ihis increase occurred when the sump level reached the height of the break separator loop seal. -' As a result of this increase, the break separator level reached the height of the break in CL-3, causing break flow to reverse and flow from the break separator into the RCS through the break at about [                        ~ ]* seconds. Break flow then remained essentially zero or slightly negative
    .'t hroughout the rest of the test.
5.1.1.5[ Sump Injection Phase Primary sump injection (Figure 5.1-2) began through the check valves around the sump injection valves at about [                )* seconds when primary sump and IRWST levels were essentially equal. At
[          ]* seconds, the primary sump injection valves automatically opened when the IRWST reached its low low level setpoint of [:                                                    . ]** in.
In the L'IC mode of operation, system inventory was lost through the ADS 4-1 and ADS 4-2 valves to the primary sump. System inventory was made up through primary sump and IRWST injection through the DVI lines and some small flow from the primary sump through the break separator and into the                                                                                                    .
,  . break. "Ihe driving force for this flow was the difference between the liquid head in the downcomer and the conesponding head in the simulated core. The two-phase adxture produced in the core flowed out through the hot legs and ADS-4 to the primary sump, and the somewhat cooler fluid in the sump returned from the bottom of the sump to the reactor vessel downcomer via the DVI lines.
    ..When
    -.        sump injection began, the reactor vessel downcomer fluid temperatures rapidly increased to the -
sump flow injection temperature. 'Ihe core steam generation increased (Figure 5.1-3) due to hotter-sump fluid. When the primary sump injection valves opened, the DVI flow decreased, and the sump and IRWST levels equalized. '.During the reduced DVI flow period, there was an upward spike in
    - reactor downcomer temperatures. The upper downcomer fluid temperature, indicated by thermocouples located above the DVI nozzle elevation, increased to saturation at this time and remained at saturation
    .maap60mim50..oe:ite1951                                                                          5.1.1 6                                                          REVISION: 0
__    m  ___,___m        --_____-.u_.-__.._-_.__._-__-____.--.__-m.__m___-                          u__.      - _ _ - _ _ _ _                _ ..__m.      _    ____._m  _ _ _ _ _ _ _
 
f
( for the rest of the test because the reactor vessel collapsed level was at the DVI nozzles. Figure 5.1-3 shows a corresponding increase in steam generation rav.
Overflow from the primary sump to the secondary sump started at about [            ]* seconds. When ~
I''              prbnary sump injection started through the check valves, flowing around the sump injection valve lines,
~
IRWST injection from each line was about [ ]* lb/sec. and another [ :-]* lb/sec. from each sump line to each DVIline. With the opening of the primary sump valves [ .                    ]*,laj~ tion flow
: Increased to approximately [ - ]* Ibisec. through each' DVI line. About one-third of the flow from sump l was diverted back into the IRWST with the remainder flowing to the DVI nozzle due to the smaller pressure drop in the IRWST to sump line (2.5-in. diameter versus 1.5-in. diameter for sump-2).
One-fourth of DVI-2 flow was provided by flow from the IRWST and the remainder from the sump-2 +
line.
i "the PRHR HX outlet temperature remained subcooled in the mnge of[                      ]* 'F during most of the test, but aAer sump injection,it began to rise and was just reaching saturation temperature at the end of the test. The PRHR HX was inactive during this phase, since, the IRWST had drained 4
1 1
t.
I 4
                ;mwin4 iso..o.iikon195                              5.1.1-7                                        REVISION: 0
        -1:
j/-
f'
 
L.                                                                                                                                        .
TABIE 5.1.11 OSU TEST ANALYSIS PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.1.1 Plot *
                        ~ No.      Consponent            . Variables            ' Units .            . Description
                          ~1.      Pressuruer  CPT-604                          pia        System pressure and event history 27      Water:      WWTDVII+WWTDVI2, .              Ibabacc. Total of CMT, accumulator, IRWST, ;
injectica    WOLTTACCl+WOLTTACC2,                        and sump injechoo Gows '-                ,-
WWTIRWII+WWTIRW12, WWTSMPTT -
3        Reactor      RPVRXV                          lbm/sec.'  'bteam generation in reactor vessel '
vessel 1
4        Reactor      'It)8RPV, '13AT                  'F        Reactor vessel outlet temperature vessel -
f-l :-
;                                1:                                                                                                  ,
p                              g p
A.
swimsso. :tban195 -                              .5.1.1-8                                        REVISION: 0 4
 
e
                                                            .. g.
w 1
Y-          %
i t                - o.                                                                                                                              ,                                                                                .
  ,e;                                        i
                                                                                                                                                                                                  , a              +
                                                                                .+ ? ,
A
                                                  <L 3                                                                                                                                                                        r
                                                                                                                                                                                      ,                      = ,
                                                                                                                                  +
          ! Y J
                                                                                                                                                                                                                    .\ , '
1-s- ,
r                          ,
                -      [
s c        4 I
t          g
                          '        'c -
                                                                                                            ; THE PLOTS (14) LISTED IN TABLE 5.1.1 ARE NOT INCLUDED 4
* IN THIS NONPROPRETARY DOCUMENT
                                          < .. a          ,
I                  .?, - .
y l',
h            ;                                    )
t 5
  \.
s P'
[.=.
(a v .:
i i
l l
T
                                                                                                  .3 4'6 h :
                                                                        ,\'.
                                    ' I ''.                                  . y' -
  .ll '
T    *'q'-
(. , h '                                                                                                                                                            #                                              ~
                                                                                                                                    .. .                                                                                                                        1
: w. -                    -
a p u w so. :i m i95'-
4 1            e 5.1.1 93 REVISION: 0 .
            ;s i ,
y
                                                        +r                                                      ,                            . i f'
                            <                                                              s
                                                                                                                      - '                                                                                  k                      '
: t.                            I
                                                                                                                                                                                                                                                ,    i
                                                                                                        ~., . ':                                                                  :-_:---___L                  =L _ . L--:__ :_ _ a L-        -_ __ =_ _.
 
5.1.2 Short Term Transient For the 2-in., cold-leg break, Matrix Test SB01, the short-term transient covered the first 3000 seconds.'
As can be seen from Figures 5.1.21 and 5.1.2 2, this period included full depressurization of the facility through all four stages of the ADS together with CMT and accumulator injection plus the initial stages of IRWST injection. The mass and energy distribution for this phase of the transient is discussed here based on the plot package detailed in Table 5.1.2-1. Dese plots concentrate on the primary system including the accumulators, CMTs, IRWST, sumps,' and flow from the primary system via the ADS, break, and IRWST overflow.
5.1.2.1 Reactor Pressure Vessel and Downcomer Mass Distribution
              ; For the short-term transient, the most important criteria was the maintenance of sufficient core inventory                                                  )
to supply adequate cooling of the heated rods. Figure 5.1.2-57 shows that there were no significant Lexcursions in heated rod temperatures and, therefore, sufficient core inventory was maintained through this phase of the transient to remove the decay heat from the rods. However, for significant portions of' the transient a two-phase mixture is present in the core and upper plenum regions. De following discussion tracks the variation in water level and mass throughout the reactor vessel and downcomer.
i The total fluid mass in the reactor pressure vessel is shown in Figure 5.1.2-40. The initial vessel                                                          l Inventory is [                ]*** lbm. During the course of the short-term transient, the vessel inventory experiences two mass minimums: [                                              ]** lbm before accumulator inj<ction and [                ]'A' lbm before -
IRWST injection. Steam generation was near maximum at these times (Hgure 5.1.2 55). By the end of the short-term transient, vessel inventory recovered to a steady 515 lbm. Similar variations were                                                          j seen in the core fluid mass and water level shown in Figures 5.1.2-44 and 5.1.2-45. He minimum core                                                        .I level occurred before IRWST injection. . It can be seen from Figure 5.1.2-45 that during this phase of the transient, the collapsed liquid level dropped to [ ]** In. below the top of the heated rod length. By the end of the short-term transient, the effect of IRWST injection ended all core boiling (Figure 5.1.2-55), and the tore was again water-solid.
It was noticed in the analysis of the LOCA simulations on the SPES facility
* that following the pump trip there were short-period oscillations in primary system flow, temperature, and pressure. A small number of oscluations were also observed in the OSU test response after the end of the initial y          blowdown (see, for example, the pressure response in Figure 5.1.2-1 and the reactor vessel mass in .
Figure 5.1.2-40).1 In the SPES tests, the oscillations _were clearly driven by power-to-flow mismatches ia the core due to high core powet levels, which were needed in SPES to compensate for high ambient losses. De apparent short-term oscillations observed in the OSU results are believed to be a result of -
pressure oscillations following the initial blowdown.
            . Fluid mass in the core region is shown in Figure 5.1.2-44._ Once again, the two minimums occur prior to accumulator injection and prior to IRWST injection. De minimum core inventory is (                                                            )*A* lbm.
m%sunnuso..wib.onl95 -                                                                        5.1.21.                                          REVis10N: 0 t
            .              -L-_---------___-----__-_-_.-__--_--.___-__-_-__--_-_--_--.-_---                                      - - _ . _ _ _ _ - - -
 
A 1
              - The collapsed liquid level in the upper plenum repon spanned by LDP-138 and the associated fluid mans' are shown in Figures 5.1.249 and 5.1.248. It can be seen that, during the period before
              ? accumulator injection, the collapsed liquid level in the upper plenum dropped below the hot leg -
              . elevation. During accumulator injection, the steam bubble in the upper plenum partially condensed and                      ,
            ..the water level briefly rose above the hot legs. Following the end of accumulator injection, flow from the CMTs was not sufficient to maintain the upper plenum level, and this region completely drained of water. IRWST Injection caused the upper plenum to refill, and this region became water-solid again at approximately [-        L]** seconds.
ilhe fluid mass and collapsed liquid level for the head region are given in Figures 5.1.2-50 and -
5.1.2-51. During the first [ - ]** seconds, the head inventory reaches a minimum of ( . ]** lbm of
: water. Following the end of accumulator injection, the head region drained. Both accumulator and -
              ' IRWST injection were sufficient to supply a level of water in the head.
The mass of fluid End collapsed liquid level in the reactor vessel downcomer are shown in Figures 5.1.241 and 5.1.242. During the blowdown phase of the transient, the level dropped to the elevation
[
L              of the cold legs. This elevation was maintained until the cold legs were fully drained. Following this point, the collapsed level remained between the DVI and hot-leg elevations until IRWST injection once again taises the level above the cold legs and cold leg refill commences.
5.1.2.2 Loo'p Mass Distribution For this discussion the loop was considered to consist of the hot- and cold-leg pipe work, the SG                                l
_ primary side, and the pressurizer plus surge line.
I; I-              The total fluid mass and water level for the pressurizer are shown in Figures 5.1.2 34 and 5.1.2-35.
During the blowdown phase of the transient ([                            ]** seconds), the pressurizer drained rapidly, becoming completely empty of water at about [                        ]** seconds. The pressurizer remained empty until ADS-1 actuation at [          ]** seconds. At this time, water was drawn back into the pressurizer as steam o              and water flowed out of the ADS. A fluid inventory of over [                          ]** lbm was maintained until ADS 4      ,
actuation at [ . ]** seconds. This caused an initial outsurge through the surge line, followed by a more gradual draining of the pressurizer as mass flowed out of the hot legs via the ADS 4 valves The pressurizer fully drained at [        ]** seconds and remained empty for the remainder of the transient.
d
            , Mass data for the SG U tubes and their associated inlet and outlet plena are reproduced in Figures 5.1.2-32 and 5.1.2-31. - The SG tubes gradually drained until ADS actuation when all the tubes and plena were empty of water. The SG on the broken loop.(loop 1) drained before that on loop 2.
Any flow through the SGs ceased once the tube's drained and steam trapped the U tubes became superheated. Once the SG tubes drained, natural circulation around the primary loop circuit ceased.
            . The SG U-tubes remained empty for the remainder of the short-term transient.-
1
                =@imw-so            :iur13195 :                                    5.1.22                                      REVISION: 0
_      ==
 
t 1he mass of water and vapor in the hot legs is reproduced in Figures 5.1.2-58 and 5.1.2-59. 'The water mass calculated for HL-1 is not considered valid for this test. The hot legs maintained their water inventory until [_ l'* seconds into the transient when they started to drain (Figure 5.1.2-58). The hot
                    ' legs completely drained within [ - ]'* seconds. Actuation of ADS-1 caused a rapid increase in void W                  fraction in both hot legs. -- A larger void fraction was maintained in HL-1 as steam was preferentially -
removed from HL-2 by PRHR. Figure 5.1.2-59 reveals that, at around [                                                                                  ]'* seconds, the small amount of steam remaining in HL-2 was removed, and the water level in that hot leg increased as a                                                                                        i
                  ' result of condensation in the PRHR HX drawing a vacuum and raising the level on loop 2.
                  /Ihe liquid and vapor mass for the four cold legs appear in Figures 5.1.2 60 and 5.1.2-61. Following initial blowdown, cli four cold legs became two-phase, although there was a greater void fraction in CL-1 and CL-4 compared with CL-2 and CL-3 (Figure 5.1.2-61). 'Ihe mass variation in all four cold
                    . legs appears very similar. The mass variations were derived from levels in the reactor vessel L downcomer because the level instruments on the cold legs are unreliable.; All the cold legs were Lcompletely drained after ADS actuation and refilled at [-                                                                            _ ]'" seconds 'when flow from the IRWST refilled the reactor vessel downcomer to the level of the cold legs (Figure 5.1.2-42). The cold legs did not drain uniformly, but rather, CL-3 (with the break) dr91oed first, followed by CL-1 with CL-2 and CIA delayed.- Figure 5.1.2-31 shows that the SG outlet plenum on loop I drained at about
[ >]'* seconds before that on loop 2, confirming the expected asynunetry in cold-leg behavior.
                ' 5.1.2.3 Mass Injected to the Primary System
                    'Ihe CMTs transitioned from a recirculation to a mass injection mode at approximately 100 seconds f when the cold leg started to drain. Draindown of the CMTs continued until the CMT check valves were closed by flow from the accumulators. Chfr draindown restarted at the end of accumulator injection, continuing until IRWST injection began (Figures 5.1.2-5 arxi 5.1.2-6).
The accumulators drained about 10 seconds before activation of the ADS. 'Ihe accumulators started discharging into the DVI line when the system pressure dropped below the pressure in each accumulator. Accumulator injection began at approximately [                                                                                ]'* seconds and continued until the accumulator emptied at approximately [                              ]'* seconds (Figure 5.1.2-23). Complete discharge from the                                                              3 accumulators was indicated by a sharp decrease in the temperature of the fluid exiting each accumulator                                                                                    j'
                  'due to the discharge of expansion-cooled nitrogen cover gas, which was released into the primary 3            . system.- Once discharged, the accumulators could not be refilled because of a check valve in the line.
                - Flow from the CMTs was significantly reduced during the discharge of the accumulators and increased -
_again once accumulator discharge was completed.
It should be noted that, for Matrix Test SB01, flow from accumulator was not measured correctly. 'Ihe
                - integrated mass flow has, however, been included in the mass balance as the total cutflow only in error .
                - by a small circuit.
nWeeomm4w.50. :ttrbr3195                                                                        5.1.2-3                                                                REVISION: 0~
:v 1
  -___._A_.L_    _____A__---_-__A_-.        _ _ _ _ _ _ _ _ _ . _ _ _ _ _ _ . - _ _  _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ . . _ . _ _ . _ _ _ _ _ . _ _ . _ _ _ . _ _                                      _
 
b u
:i
{ .. g i y          j t
j                        . 'Ihe IRWST injection valves opened when the reactor vessel pressure low-low level setpoint was
[                  .
                          . reached. Injection flow only started when the reactor vessel pressure became less than the static head
+
: from the IRWST tank. Figure 5.1.2-16 shows that the IRWST injection began at approximately
,                        l[-~      3]* seconds after CMT flow ceased -IRWST flow gradually increased to' a peak,value of                          ,
.,                            []  ') Ibisec. ([1.38] Ibm /sec. per injection line) at [ " ~]
* seconds before gradually decreasing.
5.1.2A Mass Fdected from the Primary System
* At time zero in the transient, a 2-in. break was initiated at the bottom of CL-3. The mass flow rate l                              from the primary system through the break is shown in Figures 5.1.2-61 and 5.1.2-68.~ For the first c
[                        ' [ ' l]* seconds following the break,'[            ]* lbm of steam and water left the primary system v;a the
: l.                            break (Figure 5.1.2 62), During this period, the primary system depressurized to around 300 psi-                        l
                          . (Figure 5.1.2-1).= By the onset of ADS actuation, the cold legs drained, and there was almost no water
[                            .
:-                            flow out of the break. Between [                  ]* seconds, ADS 1-3 activated and the system depressurized rapidly. Break flow significantly decreased once the ADS activated, since the ADS valve                    <
I
                            . area was'significantly larger than the break. At around [            ]* seconds, ADS-4 was initiated, and the primary circuit depressurized until IRWST injection commenced at [              ]* seconds.
c' Actuation of ADS 1-3 rapidly terminated the flow of steam from the break, although this was replaced by steam flow through the ADS 13 valves for the next [              ]* seconds (Figure 5.1.2-63). This steam f                              flow was accompanied by an outflow of water from ADS 1-3 at a peak rate of over 4 lbm/sec.
'j.                          .'(Figure 5.1.2-66). After [        ]* seconds into the accident simulation, the mass flowing through
                          . ADS 1-3 was composed almost entirely of water. 'Ihc rate of flow through the ADS continued at a l                              grad'.ially reducing rate until [ ' ]* seconds when the ADS-4 valves opened, causing flow through
                          -~ ADS 1-3 to terminate and be replaced by flow through the lower resistance ADS-4 paths. For I
ADS 4-1, there was a near-steady water loss ate of [
                                                                                                ]* lbm/sec from the time of initiation."
However, for AT1S 4-2, there was an initial outsurge at [ ]* lbm/sec. followed by a drop to near zero b                              and an increase to over [ ]* lbm/sec. (Figure 5.1.2-66).
;                        ; 'Ihe integrated mass flow out of the primary system via the ADS and the break are shown in -                            ,
i:                          . Figures 5.1.2-62 to 5.1.2-64. During the first [          ]* seconds of the transient, over [      ]* lbm of
]                              water left th primary circuit. Of this, thi[          ]* lbm flowing through ADS 1-3 was deposited in the i                              IRWST. The [          ' ]* lbm leaving  the  ADS-4  system    and the liquid part of the [    ]* lbm flowing
;                              through the break were added to the liquid overflow from the IRWST and deposited nearly [                ]*        e
  !                            lbm of water into the primary sump (Figure 5.1.2-28). By the end of the short-term transient, the water i                          level in the primary sump reached nearly [ ]* in. (Figure 5.1.2-29).
                                                                                                                    ~
                            - At [ !      ]* seconds into the transient, the cold legs refilled enough to allow a restart of approximately
                  .            0.4 lbm/sec of water flow through the break, so that the total rate of water loss from the primary system to the sump was approximately 2.5 lbm/sec.; At this time, die rate of gain of reactor vessel mass -
                          < through the DVI lines was approximately 23 ibm /sec.
x  manp600am 50.aoe:lb0D195-                          '5.1.2-4~                                      REVISION: 0' e
y                                                                                                                              l
 
i l
5.1.2.5 Mass Balance                                                                                                {
l Figure 5.1.2-70 presents the variation in the total system inventory dunng the short-term transient.
Following the initiatica of the break, there was an increase in system mass of approximately .
    .[    :]'* lbm. - By the end of the short-term transient, the system inventory decreased by approximately
    .[    ']** lbm compared with the post-break value. During this period of +.e transiert, about
[    :]'* lbm of water was lost from the primary system as steam (Figure 11.2G).                                    ,
In addition to the overall reduction in system inventory, some marked reductions and recoveries (dips) were observed. There was a general decrease in system inventory fo!!owing the initiation of ADS 1        until the start of ADS-4 venting (around [              ]'* seconds). Two other marked dips were also              ,
    ' observed at around [ :                ]'* seconds. Dese two dips resulted from corresponding changes
:in the primary sump inventory, which have been observed in the level data from which the masses were calculated. De readings on the load cells for the sump did not show correspanding dips, and there
      .were no indications of flow out of the sump at this time. It is, therefore, bellered that these resulted from an increase in pressure above the sump water level and lead to an artificially low differential pressure of the sump and a reduced level indication. The necessary pressur- increase could have resulted from condensation in the exhaust line causing a build up in steam unt. he pressure was great
: enough to drive the venting through the check valve.                                                                ,
A mass balance analysis was been performed on the primary system. Figure 5.1.2 71 plots the measured primary system mass determined by summing the contributions from the reactor vessel, downcomer, hot and cold legs, SG primary side, pressurizer, and surge line plus the PRHR HX. De second curve on Figure 5.1.2-71 provides an alternative primary system mass determined from the mass balance, that is given by:
Mln (t) = My(0) + M,(t)        .M,(t) where:
My(0)                =      Measured primal, ,,2m mass at the start of transient M ,(t)                =      Total integrated mass injected from all sources (i.e., accumulators, CMT, IRWST, and sumps) to time t
          . M (t)                =      Mass lost from primary system to time t via CMT balance lines, ADS 1-3, ADS-4, and break The difference in the two primary system mass curves is shown in Figure 5.1.2-72 as the mass balance error.
During the 'short-term transient, there was, in general, an overestimate of the mass'in the primary
    ; system from the measured data of up to [' ]'* lbm relative to that calculated from the raass bAance,
    .. although there was an mxlerestimate following ADS 1-3 initisuon. There are two main contributions to              [
m4. p600(17w.so.no.:1bo72195 -                      5.1.2-5                                      REVISION: 0
 
I-this excess mass. First, the measured primary system inventory did not include eil of the pipework in the system, and there was approximately [        ]'* lbm of mass missing from the Initial inventory. This mass was deposited in and lost from the measured system as pipes drained and refilled. Some of the i
1 additional mass was subsequently lost via one of the leakage paths.L Second, the instrumentation on the  .    ,,
,              . hot legs is believed to have given erroneous level measurements during certain portions of the transient. '
              ;lt can be seen from Figure 5.1.2-58 that, for this test, only one hot leg appears to drain and this contributes an overestimate of [ . ]'* 1bm.' By the end of the short-term transient, tne apparent
[              mass-balance error was approximately [ . ]** lbm.                                                            ,
Figue 5.1.2-73 shos :he totalintegrated mass . flow from and to the primary system, together with the water inventory remaining in the sources of cooling water. It can be seen that, during the short-term
!              transient, there was a net loss of water from the primary system of approximately [          ]** lbm' of
              ~ which only a small quantity was deposited in the sources. As noted previously, of the lost primary system inventory, [      ]** lbm was lost as steam. The rest has been added to the water stored in the ADS and break separators.                                                                                        ;
5.1.2.6 Pressure Decay
;              Figure 5.1.2-1 shows the pdmary system pressure during the test. Throughout the LOCA portion of 4
this test, the pressure was controlled by the saturation pressure of the hottest fluid in the primary system. At initiation of the break, the controlling fluid volume was the pressurizer and surge line; l              however, within the first [ - ]'* seconds (after the initial blowdown phase), this shifted to the reactor vessel.' Figure 5.1.2-3 shows that the temperature of the upper plenum was equal to the saturation temperature corresponding to the primary system pressure measured in the upper head during the natural circulation phase and into the ADS phase. The pressure stabilized at the saturation pressure for        j the upper plenum and then continued a slow pressure decrease responding to the cooling caused by CMT lajection. Figure 5.1.2-1 shows an increase in the pressure decay rate that occurred at                      ;
approximately [      ]** seconds when the CMTs transitioned from natural circulation injection to                !
draindown injection, which essentially doubled the injection rate of cold water into the DVI line. The higher injection rate resulted in a more rapid temr4.rature drop in the upper plenum (core exit in              ,
Figure 5.1.2-3), which was reflected in a more rapid pressure decay. With the actuation of ADS 1 at approximately [ - ]** seconds, the pressure dropped rapidly due to the increased rate of mass ejected from the system, and he increased flow of cold water into the downcomer and the core                              j (Figure 5.1.2-63). This continued to reduce the power channel inlet plenum temperature and subcool            e :
the rods in the core due to the higher flow. Since the reactor vessel outlet plenum became subcooled at about [ ' ]'M seconds, the hottest fluid in the system was in the pressudzer, the cold legs, and the              l CfWrs, and the pressure was partially supported by the flashing of fluid in one or several of these
              ' locations. When accumulator discharge ended at between [                  ]'* seconds, the reactor vessel        !
temperature again increased to the saturation temperature and took control of the system pressure for the        l
            . remainder of the LOCA phase.
l i
I i
mAap21734w-50 noa:Ib-073195 -                        5.1.2-6                                      REVISION: 0 l
b
 
i 5.1.2.7 Energy Inventory lleat removal from the reactor core follows a sequen:e sim"ar to pressure decay for SB LOCA tests.'
                - Before the reactor trips, nearly all the energy generated in the core is removed by the SGs and out of '
U the break with a small fraction lost to surrounding heat sinks.1When the reactor trips, the primary system pumps trip, and flow through die SG tubes is sharply reduced.- Coupled with the isolation of the
        ,      . SG secondary side, the effect is to significantly reduce heat removal from the SGs. At that time, the PRHR HX isolation valves open, and energy is removed to the IRWST as well as out of the break.
I As the system drains, primary system pressure is reduced, and the sensible heat of the coolant and nietal add to the core heat load. The CMTs start to drain, and the ADS is activated. At that time, heat removal is accomplished through ADS flow, and the PRHR HX becomes less effective. Finally,
              ' ADS-4 is actuated, tim primary system is completely depressurized, and the IRWST is actuated. The LLOCA phase of the test is then completed, f
The behavior of the components involved in the energy removal is discussed below.
Core
                'Ihe power output of the core is shown in Figure 5.1.2-2. After reactor trip, the core power is representative of decay heat levels expected in the AP600 core. Flow through the core is shown in Figure 5.1.2-56 and the steam generation rate is given in Figure 5.1.2-55. A.s discussed in Subsection 4.11, the steam penetration rate has been calculated by two methods, the T, method and the DVI line flow method.'
Figures 5.1.2-53,5.1.2-54, and 5.1.2-55 reproduce the saturation line elevation power split above the
                                                  ~
saturation elevation and steam generation rates from the two methods. It can be seen that both methods 1
              . give similar predictions. It should be noted that neither method gives valid predictions before                                1
[ . ]'* seconds because of flow oscillations during natural circulation in the primary system.
              ' Both methods for calculating the steam generation predict that the maximum steam generation rate during the LOCA phase will occur at approximately [          ]'* seconds, just prior to IRWST injection,
                                                                                                                                              ]
The peak cladding temperature is shown in Figure 5.1.2-57 and indicates that the core is adeq'istely                          i
      ,-    ' cooled at all times during the test..                                                                                          l SG Heat Transfer                                                                                                              ,
l
: SGs remove most of the heat from the primary system during nermal operation; however, heat transfer from the pdmary-to-secondary side is significantly reduced after the. pumps trip. This is due to reduced                      h flow in the tubes, which causes a' sharp reduction in the tube-side heat transfer coefficient. In addition,                  ..
[              the secondary side is isolated,'which causes the temperature and pressure to remain high as primary-side l
            . pressure rapidly decreases.
l 1
adap600(1734w 50.aon:1b-073195 .                                                              REVISION: 0' L 5.1.2-7 i'
 
PRHR Heat Transfer-s PRHR is designed to remove heat from the primary system from the time when the SGs become
                  ~ thermally isolated due to the initiation of the ADS. One measure of the effectiveness of PFJIR is the                  ,
Increase in the fluid internal energy in the IRWST, which serves as the heat sink for PRHR.'
Figure 5.1.2-20 shows the fluid internal energy in the IRWST during the first 3000 seconds of the test.
PRHR. began at about [            . ]'* seconds when the SG heat removal ended. He heat removal rate was -
approximately [        ]'* Blu/sec. until [ ' ']'* seconds when ADS-1 activated. At that time, the heatmg .
rate in the IRWSTincreased to [                ]'" Btu /sec. due to steam condensing from ADS 1-3 and headng from PRHR. PRHR decreased when the accumulators discharged at about [ ']'' seconds as~the ' core became subcooled.
ADS and Break Energy removal from the ADS and break are shown in Figure 5.1.2-69. Fluid energy exiting the break lacreased at a constant rate until ADS-1 actuated. For ADS-1, ADS-2, and ADS-3, the energy removal occurred at a somewhat lower rate due to the reduced system pressure. When ADS-4 actuated, energy removal switched from ADS 1-3 to the largr, flow path of ADS-4. De ADS effectively reduced the primary system pressure to allow gravity-l* jection flow from the IRWST, nis flow sufficiently subcooled the primary system, ending core boiling, partially collapsieg the steam bubble in the upper plenum, and bringing the systein to near atmospheric pressure.
5.1.2.8 Energy Balance Figure 5.1.2-74 shows all the energy components in the heat balance for the system during de LOCA
              . phaae (0 to 3000 rec.). Broughout the event, the heated rod bundle power was the dominant heat input to the system, and before the start of the event, the SGs provided the dominant heat removal. At l
the start of the event, the SG secondary side was isolated, and the RCPs tripped. During this period,-
l                heat removal by the SG was reduced as natural circulation flow occurred in the primary system. As the
;                primary system depressurized, the pressure reached the secondary-side pressure, and heat transfer                        ,
effectively ended.
i                The steam component of the break flow was lost from the control volume at the start of the event until ADS actuation.- Heat loss via this path was nearly [ - ]'* Bru/sec., which is far greater than the                    e reactor decay power ([            ]'* Btu /sec.). The remaining energy lost through the break exhaust resulted
;                from a decrease in the fluid internal energy as the pimary system depressurized.
After ADS 1-3 actuated, the break flow effectively ended and ADS heat was deposited into the I                . IRWST. . Bus, the fluid internal energy in the contr                        increased from this time until the end of the LOCA phase as the IRWST water temperature i:                            Also at that time, the metal masses in the L              . control volume lost energy as primary system tempere                    .ecreased. %is resulted in energy being lost
              . at a rate of nearly;[' . ]'* Btu /sec between [                          l'* seconds. After [ ]'" seconds, the m:\ap600(1734w-50. ace:lt> 073195                          5,1.2-8                                      REVISION: 0 e        i
 
: metal mas::es lost energy at a much lower rate, which is consistent with the primary system fluid .                    ,
temperature decay.1 Ambient losses _were reduced from a maximum of 40 Btu /sec. at full power -
: conditions to 20 Btu /sec. at the end of the LOCA phase.
1      A 1:rge increase was observed in the deficit between the rod bundle power and the various sources of '
energy dissipation from the control volume after the initiation of ADS 1-3, and again after the initiation
        .of ADS-4 at approximately 1000 secodds. Steam exhaust included steam from the IRWST and the steam portion of the flow from AD'S-4. However,little steam was measured by the vapor flow meters.
As was discussed in the mass balaa e, it is likely that the small steam flow from these sources was not
      . heing measured by the vapor flow nueters, adding to a deficit in the energy balance.
J e
:4-1 l
l l
4 l
l l
l l
1 b'
                                                                                                                                  )
1 l
a l
1 1
1
      - m:W1734w-50.aco:Ib-Ut3195                          5' g,2 9
                                                              ,                                      REVISION: 0
 
                                          -.              ,  . . .      -    . ~ . - -                  -..--                    . - ~ . . - . - ~ . , , ... .
                                                                                                                                                                                  ..- +    .
i
,P                                1    1 l '!    >            <
k i;
i,                                    -
: TABLE 5.1.21                                                                                  .
U:                                    lOSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.1.2 i:                                          Plot No. .            C-;---^
                                                                      --                Varleblos ~          J.. Unies                            - Description v
t1            Pressuruer      CPT-604                                psia -    System pressure                                            >-
![                  m
                                                ,25          RV:              RVPWR                                  kW!    Core power i
                                                -- 3          RV1              TOIRV, TD8RV, .                          'F    Core inlet / outlet temperature,,
c                                                                              ST08RV                                          saturation temperan re t-i                  4 47          Steam generator  CPT 201, CFT 204, '-                . psia    Prunary and secondary pressures in SG l,
CfT-301, CFT-302
{                                                'S.          DVl 1            WWTDVIL1,                          Ibm /wc. Total flow in DVI l and individual L                                                                              WWTIRWII,                                      components
[                                                                              WOUTACCl, I                                              ,                                WWTIRWI3 M                                                - 6 .-        DVI.2            WWTDVIL2,                        . Ibm /sec. Total flow'in DVI-2 and individual 4-                                                                              WW11RWI2,                                      components
[                              ^
WOUTACC2, j-                                                                              WW11RWI4 .
i --                                              7'          CMT              AMCMTIB,                              ihm      Fluid mass in CMTs (excludes balance AMCMT2B                                        llaes) i                                                  8:          CMT              CLDP 502, CLDP-507                      in. Collapsed liquid level in CMTs
!'                                                9          CMT              MIWDVIL1,                            . lbm      Integrated mass into/out of CMTs MIWDVIL2,                                                                                                        '
i-                                                                              M1WCLBLI,
.                                                                              MIWCLBL2 .
4                                                10          CMT              WW1DVIL1,-                        Ibm /sec. Flow out of CMTs WWTDVIL2 I
11          CMTL            WW1CLBLI,                          Ibm /sec. Flow into CMTs WWTCLBL2 12          CMT              CLDf'-509, CLDP510                      in. Level CL-CMT balance lines 13          CMT              UCMTI, UCMT2                          Btu      Fluid energy in CMTs 14          IRWST            RWST                                  Ibm      Mass of fluid in RWST 15          IRWST            CLDP-701                                in. Collapsed liquid level in IRWST 16          IRWST            WWTIRWI1,                          Ibm /sec. Flow from IRWST to DVI lines WWTIRWI2 17          IRWST            RWSTOR                            lbm/sec. Overflow from RWST to sump e
18 -        RWST            ADS 13VR + ADS 13LR                lbm/sec. Total ADS flow into IRWST 19          RWST            MIRWII, MIIRW12,                      Ibm      Integrated mass out ofIRWST MIIRWlO 20          RWST            URWST                                  Btu      Fluid energy in IRWST
                                              - 211          PRHR            CLDP-802                                in.-    Collapsed liquid levelin PRHR HX s..
            . '\ ; '                                                                                                                                                                          ;
                                - er p600(1734.-50.aos:lb473195.
                                                                                                    $,j,210 '                                                        REVISION: 0
                      .t i      +
3                                                                                                                                      i
__..;          ._-      .1
                                                                                                                                                      . .a . m - n. ______.m    _    .m    J
 
L:
                                                                                                                                  .I
                                                                                                                                  .i
                                            -      . TABLE 5.1.21 (Centinued)
                        ' OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECrlON 5.1.2 -
Plot No.      Component -            - Variables            Units .                    Description y            '22.      PRHR      ,          WWOTPRHR                Ibm /sec.-  Measured outlet flow from PRHR tube
: 23      Accumulator          AMACC1, AMACC2            :Itun      Mass of fluid in accumulators -
24      Accumulator          CLDP-401, CLDP-402            in. Collapsed liquid level in accumulators 25-    Accumulator          WOUTACC1,-                Ibm /sec. Flow from accumulators .                        ]
y                                            WOUTACC2 26 ;    Accumulator          MOIITACCI,                  ihm      Integrated mass out of acrumulators            .
MOUTACC2                                                                            1 27 ~    Accumulator          UACCI, UACC2                Btu    Fluid energy in accumulators 28      Prunary sump        AMPSMP                      lbm    Pnmary sump mass
                -29      Pritnary sump        CLDP-901                      in. Pnmary sump level l
              '30        Pnmary sump          UPSMP                        Btu    Pnmary sump fluid energy 31      Staam generator. MSSGIP1, MSSGIP2,                Ibm    Mass of fluid in SG pnmary side MSSGOP1, MSSGOP2                    inlet / outlet plena 32      Steam generator      MSSGHT1, MSSGHT2,            Ibm    Mass of fluid in SG pnmary side hot MSSGCTI, MSSGCI2                    and cold tubes
              ' 34 . Pressurizer          PZM                        lbm      Fluid mass in pressurizer
              -35        Pressunzer          CLDP-601                      in. Collapsed liquid level in pressunzer              )
36 '    Pressurizer          UPZ                          Btu    Fluid energy in pressurizer fL
!                37      Surge line          PLM                        lbm      Fluid mass in surge line
                ~38      Surge line          CLDP-602                      in. Collapsed liquid level in surge line l                39 -    Surge line          UPSL                        Btu    Fluid energy in surge line 40      RV-                  MWRVRV                      lbm      Total fluid mass in reactor vessel
.                41      RV                    DCM                        lbm      Fluid mass in downcomer
,                42      RV-                  LDPO!DC                      in. Collapsed liquid level in downcomer compared to various reference elevations k              43      RV                    WM0lRV                      lbm      Fluid mass in lower plenum 44      RV                    MWO3RV                      lbm      Fluid mass in core region
:45        RV'                  LDP03RV                      in. Collapsed liquid level in core f
i,            '46'-      RV                    RVXVFO.                              Core exit void fraction 47      RV '                  RVXRQO                              Core exit quality
;                48      RV-                  MWO6RV                      lbm      Fluid mass in the upper plenum 49      RV.                  LDP06RV                      in.-  Collapsed liquid level in the upper j                                                                                  plemmi l                50 -    RV:                  MWO8RV                      lbm      Fluid mass in the upper head
: i.              51      RV,                  LDP08RV                      in. Collapsed liquid level in the upper head L            E52        RV:                  URV                        Btu :    Total fluid energy in reactor vessel
              .53        RV                    RVXE                          ft    Level of Tsat line I                                    ~
          =W1734 50aamit>m3195 :                              5.1.2-11                                          REVISION: 0-l-    9,
 
                .+
TABLE 5.1.21 (Continued)
: OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.1.2
                      -. Plot No.''        . Component          -Variables              Units                    Desedption .
: 54.          RV -            RVPab, RVPbt,                - kW :      Heated rod power above and below - 0
* RVPWR                                      Tsat level and total .
55 '        RV-            RVRXV.                    IbnVsec.      Core steam generation rate                  j
: 56            RV-            RV1MRI                    . IbnVsec.      Calculated core flow 57          RV,                                              'F -      Maxanum clad temperam saturabon
* r temperature and delta -
58            Hot leg -      MWHL1, MWHL2                    lbm        Water mass in bot legs 59          Hot leg        MVHL1, MVHL2                    Ibm        Vapor mass in bot legs
                          ,60            Cold leg        CLlWMS, CL2WMS, -              Ibm        Water mass in cold legs .
CL3WMS, CL4WMS CLIVMS, CL2VMS, E                            61-          Cold leg .                                      Ibm .      Vapor mass in ccid legs j                                                        CL3VMS, CL4VMS                                                                          l 62          ADS and break  BRKSTIR, ADSl3TIR,              Ibm        Total discharged mass for ADS 13, i                                                        ADS 41TIR, ADS 42TIR                      ADS-4s,'and break l
63 ADS and break  BRKTIVF, AD13TIVF,            Ibm        Totalintegrated vapor flow for ADS AD41TIVF,=AD42TIVF                        and break 64 -        ADS and break  BRKTILF, AD13TILF.          ' lbm        Total integrated liquid flow for ADS          ,
g                                                        AD41TILF, AD42TILF                        and break                                    l 65          ADS and break  ADS 13SLR.                Ibadsec.      Steam flow out ADS 13 and ADSI                l ADS 41SLR,
}-
ADS 42SLR 66            ADS and break  ADS 13SLR,                IbnVsec.      Liquid flow out ADS 13 and ADS [
ADS 41SLR, ADS 42SLR 67          ADS and break    BRKSSLR                    lbn/sec.      Steam flow out of break 68          ADS and break    BRKSSLR.                  Ibavsec.      Liquid flow out of break '
;                          69          ADS and break    BRKSPEl, ADS 13EI,            Blu        Integrated fluid energy for ADS 1-3, ADS 41EI, ADS 42EI                        ADS-4, and break                          ,
j                          70          Mass balance    TOTMASS                        lbm      '
Total system mass inventory -
F                          71          Mass balance    PRIMMASS,                      Ibm        Measured piimary system inventory and PRIMASS2                                  value from mass balance
: l.                          72          Mass balance    MERROR                        lbm        Mass balance error                      #
:                          73.          Mass balance    MIN, MOUT                      Ibm        lategrated mass flow in and out of -
h                                                        SRCMASS -                                pnmary system and source mass i.
:                          74          Energy bal      '
Vanous                        Stu        Components of energy balance 1
I    1 i.
;..                a460m 7w.50.              :tb073 95                    -5.1.2-12                                            REVISION: 0 7.
p                        s J      .
                                                                                                                                                  ]
 
                                                                                              . -                      .                  . .,                                            .    , .. .          - .          . .      . . .              - .. ,      . - . . ~      . - . . .
                '' N    ,%h:_
                          ~ -
                                              ...p,._
y .                                        =,D A'"l
                                                                                                                            ;        1          .'l''
                                                                                                                                                          "'              +
                                                                                                                                                                                                            ..+.-
t < f;
                                                                                                                                                                                                                                                                            .t._
                                            'e                      ,
                    $' 2          ,-q                                ''
Y    t'                - - .'5:
4                                                                                              '
y_
            ,                                                                  ..                                                    ,                                                                  r
                                                                                                                                      #                                                                                              '/ ;
i1'.                                                                                                                                g
                                                                            +      f                  d                                                      p
                                                                                                          /                                                          w                  .            4
                          ; ~ i; -                  _
a
                                                                                                                                                                                                                                                                                    ^'
N aQ.
s..
i ;h j -'                                                                                                                                                                            - I
                                                                                                                                                                                      ^
t,                                                                                                                                        ; j ..,                                                                s
_ y ',
                ~ j ;'                                            y                                                    )                                                          .
                                                                                                                                                                                  .'}'..i's t
                                                                                                                                                                                                                        -y                4 4
        -i .,,                                                                                                                                                                  i'' ,
I
{
ji . ,  .
                                                                                                                                                        -5
            ,                                                                                                    : THE PLOTS (174) LISTED IN TABLE 5.1.2 ARE NOT INCLUDED :
IN THIS NONPROPRIETARY DOCUMENT.
                                                ~
z                        'k:;l 7 i          I' f
6 r
a:
        '?'
4 ls.-Y;                                                              ,
6 e
                                                                                                .(
l
                                                                            * ,                                                                                                                                                                          4
                                    , . ,' ? j '. ' ,
m' 4        #
w
                          +
m Af "        -
      .,' ['^
            ' .5                                                                                                          -
4
{: J' .. ,
4 d
                                                                                                                  .>          4
                            ' ;t;-au W n h 50. ace:1 w ao295 s
S.1.2-13                                                                -0
                                                                                                                                                                                                                                                              . REVISION:
4 1
                                  'Lif Aj-Q                                  s i.;
                                            -.''                          ,''(    ''
                                                                                                    ,                      ,3                                          1    x 4                                +
i                                                                          4
                                                                                                                  '' h ,
                                                                                                                                          ;, . (['              q                                                                                ;,3 s                                                                  i'' 'g.            f. , ; \3 '                                                                                                s'''\ {
yp ,-
                          +
03b, 6 ,
a                                      ',') s
 
l L5.1.3 Long Term Transit The long term transient covers the transition from IRWST to sump injection and provides information                l on the UIC response of the AP600. For the 2 in. cold-leg break, Matrix Test SB01, the long term                    I
    ' transient encompasses the time frame of[          ]**# seco'nds to the end of the test near
[      . ]** seconds. He behavior of the test facility during this period of the transient is discussed la this subsection using the plot package detailed in Table 5.1.3-1. Rese results concentrate on the components of the primary system thst remain active during the LTC phase, that is, the RV, the hot 0                                                                                                                      '
l legs, ADS-4, the sumps, and the IRWST.
    ' 5.1.3.1 Reactor Pressure Vessel and Downcomer Mass Distribution For the long-term transien', the passive core cooling systems must supply sufficient flow to prevent any overheating of the heated rods. During the time frame of [                                  ]'6# seconds, the decay heat simulation of die heated rods reduced power from 175 to 120 kW (Figure 5.1.3-1). As seen in Figure 5.1.3 38, there were no significant excursions in heated rod temperatures and, therefore, sufficient core flow was maintained throughout the long-term transient.
De mass 'of water in the reactor pressure vessel is shown in Figure 5.1.3-25. After an initial decline, the reactor vessel water mass settled at an average value of [        ]** lbm until the sump injection              ,
valves opened at around [                                                    ]**# seconds, oscillations in vessel  l
                                          ]** seconds. From [
inventory were observed. "hese oscillations can be seen in measurements throughout the primary                      ;
system, and they are discussed further in Subsection 6.1.3. He onset of sump injection caused a drop                l In vessel inventory to a constant value of [      ]'6# lbm, which is 67 percent of the initial vessel water inventory. At approximately [            ]'6# seconds, the water mass increased to [          ]** lbm in          l response to a partial collapse of the steam bubble in the head region (Figure 5.1.3-33) and remained at this level during the last [    ]*' seconds of the transient.
Core water mass and the collapsed liquid level are shown in Figures 5.1.3-28 and 5.1.3-29. It can be seen that, from [                ]** seconds, the core remained near water-solid with only a very low 1evel of boiling (Figure 5.1.3-36); however, after the sump injection valves opened, the increase in                ;
core temperature resulting from the influx of hot sump water (Figures 5.1.3-2 to 5.1.3-5) caused the                l core collaosed liquid level to drop just below the top of the heated rods. At this time, the level at              j which the core fluid temperatures reached saturation dropped (Figure 5.1.3-34), and the amount of                  l boiling increased along the upper regions of the heated rods. He level of boiling continued at a constant rate until the end of the accident simulation (Figure 5.1.3-36). It should be noted that the              l long-term transient core steam generation calculation is based only on the DVI line flow method, since the T method is very sensitive to small changes in local pressure.
l De allapsed liquid level in the upper plenum region is shown in Figure 5.1.3-32. Right before sump                  l injection began, the collapsed 11guld level in the upper plenum remained at the top of the hot legs.
l l
1 l
ww60au734.-50.non:ttro73195                          5.1.3-1                                            REVIslON: 0  l l
 
0 Following the influx of hot water from the sumps,' the level dropped to the top of the DVI lines and remained there for the remainder of the transient.
The mass of fluid and collapsed liquid level in the reactor vessel downcomer are shown in                    ,
Figures 5.1.3-26 and 5.1.3 27. Before the start of sump injection, the collapsed liquid level in the downcomer was at the level of the center of the cold legs. The start of sump injection through the
          ' injection valves at [          ]'A' seconds csused a readjustment of the levels around the'primvy circuit,
          - and, subsequently, the downcomer level remained at the bottom of the hot legs for the remainder of            ,
:the transient.
Figure 5.1.3-4 shows the response of the downcomer water temperatures during the LTC phase of the transient. Initial sump injection via the check valves caused a sudden nse in downcomer water temperature as the hotter sump water entered the downcomer. 'Ihe opening of the main sump injection valve caused a momentary im:rease in downcorner temperature as.DVI flow temporarily decreased
:(Figures 5.1.3-6 and 5.1.3-7). Dwing the long-term phase of the transient, the downcomer water temperatures increased gradually, but it can be seen that the temperature remained well subcooled.
Ihe downcomer, therefore, provides a potential site for steam condensation. Such a process is believed to be involved in driving the oscillations observed between [                  ]'A' seconds into -
          ' the transient (Subsection 6.1.3).
5.1.3.2 Loop Mass Distribution During the LTC phase of the transient, there was a low level of boiling in the upper regions of the core. 'Ihe following are five potential paths for the steam:
1
* To the hot legs and out of the ADS-4 valves
* To HI-2, through the pressurizer and ADS 1-3 valves to be deposited in the IRWST
* To HL-2. through the PRHR HX to the SG outlet                                                        ,
                  . To the hot legs, through the SGs to the cold legs to return to the reactor vessel or flow out of the break p      ,
* To the head region and into the downcomer, potentially condensing in the downcomer, or, if the downcomer water level is below the cold legs, venting through the cold legs to the CMTs and break It can be'seen from Figures 5.1.3-39 and 5.1.3-40 that during sump injection, two-phase flow occurred
,          in the hot legs. Figure 5.1.3 25 shows that'throughout this phase of the transient, the pressurizer surge -
line remained filled with water. Figure 5.1.3 21 shows that the inlet plenum on SG-2 also remained E plugged with water. It was expected that the inlet plenum on SG-1 also contained a small amount of mA p600c34. 50.aos:ll>o73195                        5.1.3-2                                    RWISION: 0          .
                                        .c-
 
l t
            - water, although for this test, the level measurement was over-ranged and SG-2 results have been used
            - for SG-1.- There is no evidence of flow through the PRHR HX during the long term-transient.
Derefore, for steam entering the hot legs, the only available flow path was out of the primary loop to the sumps via the ADS-4 valves. However, there was no evidence on the steam vortex meters for
* vapor flow out of the ADS. It should be noted that the vortex meters have a dead band, and low flow -
was detected. Ec expected rate of loss of steam through each ADS-4 valve during the long-term transient is of that order. Examination of the fluid thermocouples in the steam lines from the ADS-4
            . separator shows the temperature at or above saturation for all of the transient beyond 15,000 seconds,
!N            which indicates that steam was leaving the system by this path.
L 5.1.33 Mass Ejected from the Primary System The integtr.!ed nass flow out of the primary system via the ADS and the break are shown in
            - Figure 5.1.3-43. - By the end of the accident simulation, approximately [            ]"'lbm of water had 1
flowed out of the primary system. During the LTC phase of the transient, the only significant outflow l            was through the ADS-4 valves, with a small apparent flow through the break. The apparent break flow does not represent flow out of the primary system, but indicates continued interaction between l'            the break separator and the sump. The most marked manifestation of this in'eraction is at 14,000 seconds when the primary sump began to flow into the secondary sump causing oscillating
;            flow indications in the liquid flow out of the break separator. His is confirmed by Figures 5.1.3-44 3
and 5.1.3-45, which show flow through the ADS and the break. During the sump injection phase of the transient, outflow in the form of liquid exited out of the ADS-4 valves. Water flowed through each of these at an average rate of[ ]''' lbm/sec.                                                                l
,            During the long-term transient, there was no evidence from the vortex meters for steam flowing out of            j i            the primary system via the ADS-4 valves. It is, therefore, not immediately clear where the stearn
          ; generated in the core was deposited. As discussed in Subsection 6.1.3, there is evidence for steam flowing from the upper head to the downcomer via the bypass holes, but this is not enough to account p            for all the steam generated in the core. De system mass inventory (Subsection 5.1.3.5) indicates a
  ~
flow of [      ]'6'lbm/sec. and is required to explain the fall in measured system mass inventory. The
            ' fluid temperatures in the vapor lines out of the ADS-4 stage separators indicate that steam left the primary system via the ADS.
l
: g.      At approximately [          -]*d seconds into the transient, the level in the Mmary sump (Figure 5.1.3-14) reached the point at which overflow to the secondary :,omp occurred. At this time,              !
there was approximately [ -            ]'*'lbm of water collected la the primary sump. From the start of          I primary sump overflow to the end of the transient. [            }*# lbm of water was transferred to the secondary sump (Figure 5.1.3-16).                                                                                  ,
1 I
1 l
mAno600u?34w-50.aoe:lb-073195                          5.1.3-3                                    REVISION: 0
 
I
      . 5.13.4_ Mass In}ected to the Primary System ;  .
1he total DVI line flow, CMT flow, and IRWST flow are shown'in Figures 5.13-6 and 5.13-7; flow from the primary sump is shown in Figure 5.13-19. It can be seen that, from around ['                              ,
                    ]*# seconds,< diere was a contribution to the DVI flow from the CMTs as they finished                      ,
post refill draindown.
LDuring 'the presump injection phase of the transient, IRWST flow proceeded at a gradually reducing -                ,
rate with the effect of the primary system oscillations superimposed. At [                - ]'* seconds, flow -
from the primary sump began through the check valves around the main injection valves. After the initial outsurge, a flow rate of [ ]*# lbm/sec. was achieved. At around [                    ]*# seconds, the level in the IRWST fell to [ - ]*# in. and the primary sump injection valves opened, allowing additional flow to the primary circuit from the sump with an initial surge of water at a peak rate of
[ . ]'* lbm/sec. (Figure 5.13-10). As the levels hi the primary circuit adjusted, flow through the DVI lines ceased temporarily before restarting again. Following the start of sump injection through the main valve, flow through DVI l resulted entirely from sump injection (Figure 5.13-6) while for DVI-2, flow was mainly from the IRWST (around [ ']'' lbm/sec.) with a small contribution from the palmary sump flow (Figure 5.13-7). Both DVI lines delivered water to the reactor vessel at a near constant rate of just under [ _ - ]** lbm/sec. fer the entire period of the transient following the '
opening of the sump injection valves. It should be noted that IRWST flow rates were based on '
measured positive flows. During sump injection, there was reverse flow from the pdmary sump to the IRWST via the DVI-l line.
During sump injection, [              j'* lbm of wat:r was delivered from the primary sump to the primary circuit in addition to [          ]d# lbm  from the IRWST (Figure 5.13-20). During this time, a total of around [ -            ]'* lbm of water left the primary circuit via the ADS-4 valves. 'Ihe inventory of water available for injection to the primary circuit was not reduced significantly by the end of the transient
      . (Figure 5.1313).
,      During the long-term transient, the water level in the break separator was sufficient to allow flow back '            ,
into the primary system through the break. This is representative of the behavior expected in the AP600 where the level of water in the sump would reach the break elevation.
5.13.5 Mass Balance                                                                                                ,
Figure 5.13 46 shows the variation in the total system mass inventory during the entirety of Matrix Test SB01. - Following the short-term transient, the total inventory remained between [ '
              ]*# lbm below the initial value. Initially, there was an increase in inventory until l                ]*# seconds when the inventory felli From [            ]'u seconds to the start of 6. amp injection, the -
  ,  -[?
inventory remained essentially constant. After sump injection began, there was an increase in
    .; inventory followed by a gradual reduction, so that by the end of the LTC phase of the transient,
      - [ :-          . ]'* lbm of water was also lost. This reduction was' consistent with a flow rate of steam mAap60m1734w-50.nce:lt> 073195                          5.13-4                                        REVISION: 0
 
y1 1
out of the system of [    }"'lbar/sec. It should be'noted that the vortex flow meters have a dead band, and thus, the vorter. meters would not register the low flow of steam passing through each ADS-4 valve; therefore, this inventory loss was not measured directly.-
5-      Figure 5.1.3-46 shows dips of about [ l] Ibm superimposed on the general trends in mass inventory.
l As in the short-term transient, these dips resulted from corresponding changes in the sump inventory,
        ' observed in the level data from which the masses were calculated (Figures 5.13-13,5.1.3-14,5.13-16,-
and 5.13-17). De readings on the load cells for the two sumps did not show corresponding dips, and there were no' indications ofincreased flow at this time; thus, the dips are believed to be the result of
                                                                            ~
pressure variations in the differential pressure taps and not mass changes.
: The mass balance calculation described in Subsection 5.1.2-5 has been performed for the entirety of
        ~ the transient, and the results are presented in Fign-es 5.13-47 to 5.13-49. During the long-term phase
    ' cf the transient,' the measured water inventory in the primary system remained approximately constant at[ J} lbm. He mass balance calculations produced inconsistent results due to problems in tracking
        ' the flow back into the primary circuit from the break separator while allowing for continued interactions between the separator and the sump.
5.13.6 Energy Balance Figure 5.13-50 shows all the energy components in the heat balance for the system during the LTC phase. During this phase, the heated rod bundle power was the dominant heat input to the system.
De SG heat transfer ended during the LOCA phase and did not contribote to the overall energ'y balance during the LTC phase. Dus, for the LTC phase, the active components in the overall energy balance were rod bundle power, change in the fluid internal energy, change in the metal laternal energy, ambient losses, and steam exhaust from the control volume.
        %c fluid energy in the control volume increased steadily until sump injection began at (approximately            l
[      ' ]d'd seconds). At that time, fluid throughout the system approached saturated conditions, and the rate of increase was reduced. At the same time, metal mass temperatures increased and the h        primary system temperature increased in response to the hotter water from the sump. Also, ambient losses ' increased slightly as the control volume temperatures increased. He sum of these increases is much less than the rod bundle power and must be a result of steam exhausting from the control y    volume. This assumption is consistent with the mass balance deficit discussed previously.1 he steam component of the ADS-4 flow was lost from the control volume from actuation of ADS-4.
l For the LTC phase, this quantity is essentially zero, as measured by the vapor flow meters. -It is concluded that the vapor flow meters in the ADS-4 separators did not measure the relatively small                j steam flow rates accurately. .If the mass balance deficit during the LTC phase of approximatelv                I
      '[i ]*# lbm is converted to steam, the energy balance deficit is accounted for.                                    I
!                                                                                                                        s mhr40m!734w-50 non:lb-073195                        $,13 5 -                                  REVISION: 0
 
                                                                    .    ,-        . - - - . .          ,      - -        -    - - - - -                    -. - ~ a    .-
l d
!                          ['                                    ,                                                                                                              1 TABLE 5.1.31,                    .
OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLM PACKAGE FOR SECTION 5.1.3 i                                                                              . LONG TERM TRANSIENT '
1-      ,                        Plot No.-          Casaponent                Variables                Units -                        Description                      .-
L
:                                  . 1.        RV-                    RVPWR                              kW          Core power
:2:        Primary sump          TSMPI1 TSMPI2                        'F =      Sump injection line wuss 1-                                      3      DVI              ,    TDVIL1, TDVIL2                        'F-      DVI line ^wr.uites k-                                    '4        RV                    TOIDC,'It)2DC T03DC,                  'F        Water and saturanon ii,.huss in '
* I' STOIDC                                          downcomer 5      RVE                    TOIRV, 'IT)8RV, ST08RV.              'F        Core inlet / outlet temperature, saturation temperature
: 6.      DVI l                  WW'IDVIL1,                      Ibm /sec. Total flow in DVI-l and individual WWTIRWII -                                      components '
,                                                                      WOLTTACCI, i
WWTIRW13 7      DVI2.                  WWTDVIL2,                        Ibm /sec. Total flow in DVI-2 and individual
!-                                                                    WWIIRWI2,                                      cc =j=- - ts -
;-                                                                    WOUTACC2, j'                                                                    WWI1RWI4
}L                                      8-      CMT                    CLDP-502, CLDP 507                  in.        Collapsed liquid level in CMTs '
l                                      9      CMT                    CLDP-509, CLDP510                  in.        Level CL-CMT balance lines
!.                                      10      IRWST                  IRWST '                            lba        Mass of fluid in IRWST i                                      11      IRWST                  CLDP-701                            in.        Collapsed liquid level in IRWST 12      IRWST                  UIRWST                              Btu        Fluid energy in IRWST 13      Pnmary sump            AMPSMP                            lbm        Prunary sump mass .
14      IWnary sump -          CLDP-901                            in.        Pnmary sump level 15      Primary sump -        UPSMP                              Btu        Primary sump fluid energy                                  !
Ik      Secondary sump AMSSMP                                    lbm        Secondary sump mass 17      Secondary sump        CLDP-902                            in.        Secondary sump level .
18      Secondary sump        USSMP                              Btu        Secondary sump fluid energy                          ,I 19      Primary . sump        WSTSMPET, WWTSMPIT              lbm/sec.'    Pnmary sump steam and liquid injection rate 20      Primary sump          MISMPII, MISMPI2,                  Ibm        Integrated primary sump and IRWST                        I MISMPIT                                        flows                                              ,
                                      '21      SG                    MSSGlP1, MSSGIP2,                  Ibm        Mass of fluid in SG side inlet / outlet                  ,
MSSGOPI, MSSGOP2                              plena .
22      Surge line            PLM .                              Ibm        Fluid mass in surge line 2'. -    Surge line .          CLDP-602                            in.        Collapsed liquid level in surge line
                                    ' 24 -    Surge line            UPSL                              > Btu        Fluid energy in surge line i 25 .      RV4                    MWRV-                              Ibm        Total fluid mass in reactor vessel u
: ) ..
s4
                              ; m:W17W250.aos:ltW73195 -                                        5.1.3-6                                              REVISION: 0 r                                                                                                                .
dj                      ' j
 
TABLE 5.1.3-1 (Continued)
OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.1.3 LONG TERM TRANSIENT Plot No. Component              Variables          Units                  Description 26    RV                DCM                          lbm      Fluid mass in downcomer 27    RV.              LDP01DC                      in. Collapsed liquid level in downcomer compared to various reference elevations V      28    RV                MWO3RV                      lbm      Fluid mass in core repon 29    RV                LDP03RV                      in. Collapsed liquid level in core 30    RV                RVXVFO                              Core exit void fraction 31    RV                RVXRQO                              Core exit quality 32    RV                LDF06RV                      in. Collapsed liquid level in the upper plenum 33    RV                MWO8RV                      lbm    Fluid mass in the upper head
        -34    RV                RVXE                          ft. Level of Tsat line 35    RV                RVPab, RVPbt, RVPWR        kW      Heated rod power above and below Tsat level and total 36'  RV                RVRXV                    lbm/sec. Core steam generation rate
        -37    RV                RVTMRI                    lbm/sec. Calculated core flow 38    RV                                              ''F  Maximum clad temperature, saturation temperature and delta 39    Hot leg          MWHL1, MWHL2                lbm    Water mass in hot legs
                                                                                                              ]
40    Hot leg          MVHL1, MVHL2                lbm    Vapor mass in hot legs                  j 41    Cold leg          CLIWMS, CL2WMS,            Ibm    Water mass in cold legs CL3WMS, CL4WMS                                                              ,
42    Cold leg          CLIVMS, CL2VMS,            Ibm    Vapor mass in cold legs CL3VMS, CL4VMS 43    ADS and break    BRKSTIR, ADS 13TIR,        Ibm    Total discharged mass for ADS 13, ADS 41TIR ADS 42TIR                ADS 4, and break 44    ADS and break    ADS 13SLR, ADS 41SLR. Ibm /sec. Liquid flow out ADS 13 and ADS 4 9                                ADS 42SLR 45    ADS and break    BRKSTLR                  lbm/sec. Liquid flow and total flow out of break                                    l 46    Mass balance      TO ntASS                    lbm    Total system mass inventory
'*      47    Mass balance      PRIMMASS, PRIMASS2          lbm    Measured primary system inventory        j and valve from mass balances 48    Mass balance      MERROR                      Ibm    Mass balance error 49    Mass balance      MIN, MOUT SRCMASS          lbm    Integrated mass flow in and out of primary system and source mass 50    Energy balance    Various                    Btu    Component of energy balance mAapaxA1734w-50.noa:tb-073195                  5,],3 7                                        REVISION: 0
* i w                                                                          ;+-                                              ?V:
                                                                                                                                                                      ,/          - s ,, >                      .s.                                              -
                                                        . g.> ,
                                                        ..r.-                                                  1                                                                                                  a y ,(
e...
                                                        <                                                                                                                                  , , .u.            .
i                                  ,-1,,-.
                                                                    ; -                                  i y                                  ..g
                                                                                                                              ,' i                                                          <                                                                  t
                                                                                                      ,g,s~.
5 a
s                                                        -
t'                                                    ,I
                                                                .,1      -f f
N f
                        .'              s
:e .                                                                                                                  '
:: .s;                                      ;lp:          1                                                                                                                                                                                        't t
                                                                                  /                                              )                    J w
J s
                                                                                                            .x.,
                                                +
if, 5
X
                          .9,
                                                                  ?id                                                                        - THE PLOTS (150) LISTED M TABLE 5.1.3 ARE NOT MCLUDED                                                  , .
                                                                                                                                                                  .IN THIS NONPROPRIETARY DOCUMENT t
                                                                                                                                                                                                                                                                      .I I
t 4
~
f                                                                                '
                    ,                                                                                                                                                                              .h :
4 ,- J
(
t c                                                                                                                                                                                                                                                              ,-
a 4
1 1 .''
t s.
J
  .                                                                              T 1
0 ;-
4 4                                                                          -i                                        <
                                                                -/
T                                i 4
: n. i
                                                                                                                                                                                  ,3.
L'                                                                                                                                    - .
::                      m W    .
                              ..E.1,5                >
                                                                                -                    Y      i-        r
                                                                                                                              . +, .
e,                                  ,
                                                                    ; eepi734'w.5'0..o.:twr13195;                                                                                                                    5.i.3-8                - REVISION: 0 3c a ;,e.,.r                          '
c                          ,
a S
                %      4
                                            . b, "h.,_                                  a--            ,                              y:
(
s
                                          ,)                                        . " .\,i.l" 5'
                                                                                                                                  ,,.? ('g                                .,.j#
                      - .'                                                                                                                                  _.-g
 
1 5.2 Analysis of Matris Test SB18 1
              ' Matrix Test SB18 (OSU Test U0018) simulated a 2-in. cold-leg (CL) break loss-of-coolant acci :nt
                                                                                                                        .l (LOCA) with long term cooling (LTC) and without operation of nonsafety-related systems. Basically, it duplicated Matrix Test SB01. The purpose of performing Matrix Test SBl8 was to confirm the ability of the facility to replicate its response to a small-break LOCA (SBLOCA); with the same
            . configuration from the beginning to the end of the test program.                                          R i:        ' Analysis' of Matrix Test SB18 is divided into three sections:
                    * ' General facility performance
* SBLOCA
* LTC q
d  The general facility performance (Subs'ection 5.2.1) describes the overall response of the system            j throughout the test.- The SBLOCA portion (Subsection 5.2.2) provides a discussion of the system              l
            - behavior from the start of the test, through system depressurization, to approximately 3000 seconds into the transient, and includes the initial system blowdown, the establishment of natural circulation,
            . and the initial por*lon of the IRWST injection cooling (Figure 5.2 2). The LTC portion (Section 5.2.3)
          -. discusses the behavior of the remainder of the test and includes the completion of IRWST injection and the establishment of sump injection.1he refill and subsequent recirculation of the CMT is considered as a separate discussion within Subsection 6.1.1. The period between SBLOCA and LTC
          -is not discussed specifically since the system is as behaving in a stable manner.
                                                                                                                        . j Matrix Test SB18, the final test performed, duplicated Matrix Test SB01, the first test performed. The        l purpose of performing Matrix Test SB18 was to confirm the abluty of the facility to replicate its              )
response to a SBLOCA with the same configuration from the beginning to the end of the test program.
jl The main differences for the two matrix tests were:
{
I A vacuum breaker was installed on the ADS 1-3 sparger line inside the IRWST to eliminate          l negative pressures in the pressurizer and ADS 1-3 separator.
Pressurizer heater logic was changed so that the PLC initiated a signal to open the pressurizer
  ~'
                      ' heater SCR contactor at [ ]* seconds after S signal actuation, thereby ensuring de-energization of the heaters.
                  -*- CMT balance line isolation valves were closed and opened by the operator one minute after the TEST pushbutton was pressed in Matrix Test SB18 to prevent heating at the top of the            !
CMTs prior'to break v'alve opening,                                                                j i
          - mNgdom!7h52.aoe:lb-073195 ^                            5.2-1 '                                  REVISION: 0    f i
 
  .    . _ _~ -
5.2.1 Facility Performance
                    ..MatrN Test SB18 simulated a'2-in. CL-break LOCA with long-term cooling and without operation of nonsafety systems. De break was located at the bottom of CL-3 with a simulated failure of one of the automatic depressurization system-4 (ADS-4) lines. CL-3 is on the core makeup tank (CMT) side of the facility.
                      ' A flow nozzle simulating one line of flow was installed in the ADS 4-1 line, hot leg-1'(HL-1) to the T                ' ADS 4-1 separator, to provide the single failure simulation. A flow nozzle simulating two lines of flow was installed in the, ADS 4-2 line (HL-2 to the ADS 4-2 separator). Additionally, flow nozzles simulating two ilnes of flow each were installed in the ADS 13 inlet lines.
De reactor heater control decay algorithm maintained the maximum reactor heater power output for
                  ;( ' l*** seconds, and then power was programmed to begin to decay to simulate the total decay
                  ? energy input of the AP600 nuclear fuel. His test was performed with reactor heater rod HTR-C2-317 electrically disconnected to simulate the heater conditions during the performance of Matrix Test -
SB01, i
De fdgility perfonnance is divided into separate discussions of the five phases of the test: blowdown, naturalicirculation, ADS, IRWST injection, and sump injectior. The overall per'ormance over the 14,300:second test is shown in Figures 5.2-1,5.2-2, and 5.2 3. Figure 5.2-1 shows the pressurizer pressure throughout the test, indicating the various phases and operating components. The time scale.
is split out for clarity between 1600 and 13,000 seconds since there was no change in the operating mode during this period. Figure 5.2-2 shows the total injection flow rates into the DVI line from the various systems as a function of time. Figure 5.2-3 shows the quantity of steam generating in the core 2
throughout the test.'
Figures 5.21 and 5.2-2 show that as the primary system is depressurizing, a continuous flow of water into the reactor vessel is provided by passive safety systems. The passive safety systems overlap so
                  ' that as one system drains or empties, another provides flow into the simulated reactor vessel providing i*                  continuous core cooling.
l De flows are large enough that the simulated core exit temperature is just saturated or subcooled for                                                    I significant portions of the transient, and the core steam flow is less than the passive safety system l*                ' injection flow, as seen by comparing Figures 5.2.12 and -3 and Figure 5.2 3. As the system                                                                )
transitions into long-term cooling, the water injected from the sump was hot since it originated la the                                                    1
                  - primary system. De hotter injection water temperature after 3000 seconds results in continuous steam                                                        l 4
generation in the heater rod bundle as seen in Figure 5.1-3. The resulting steam generation is vented                                                      l
                  . primarily through the fourth stage ADS valves; l
T,
.                                                                                                                                                                              1 1
i
: m:W1734w-52.oon:lb 073195                          ~ 5.2.1 1                                                REVISION: 0 l
l 4 ._                                                    .                              . _ _      . _ _ _ _ _ _ _ _ .    - - -_ . _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ .
 
5.2.1.1 Blowdown Phase The blowdown phase corresponds to the first 90 seconds of the SB18 test as shown in Figure 5.2-1,
  ' and is completed when the steam pressure reaches the steam generator safety valve setpoint. As with
                                                                                                                ~
Matrix Test SB01, the test initiated (0 time) by opening the break valve. The hot leg of the RCS 'was initially at the same temperature and pressure (420*F at 372 psig) prior to the initiation of the test as for test SB01. The simulated S signal was generated 0.5 second after the break signal and initiated the        ;
following actions.
1 In the first [- ]* seconds, the SO pressure setpoint was raised to 335 psig, the reactor shifted to power (kW) control mode with a programmed power demand for 600 kW total power, the main feedwater pump tripped and feedwater was isolated (at 4 seconds), the passive residual heat removal heat exchanger (PRHR HX) outlet valve and CMT discharge valves opened (at [ ]* seconds), and the reactor coolant pumps (RCPs) tripped at [ ]* seconds into the event.
Forced flow was continued through the PRHR HX and the CMTs until the RCPs stopped at approximately [ ]* seconds, at which time the flow changed to natural circulation flow. As the                !
RCS depressurized and coolant escaped through the break, pressurizer level decreased rapidly and steam formation began in the reactor vessel upper head. At about [ ]* seconds, the level in the upperhead of the reactor vessel indicated the vessel was beginning to lose inventory as the vessel drained and some liquid flashed to steam.
As the primary system pressure reached near steady-state condition, the system transitioned into the natural circulation phase once the pumps coasted down and the system reached the steam generator pressure setpoint at 335 psig at approximately 89 seconds. During this time period, there wm initially forced and then liquid-solid natural circulation in the PRHR and CMT systems. The CMTs provided recirculating flow to the reactor vessel while the PRHR removed energy from the primary system.
5.2.1.2 Natural Circulation Phase The cold legs developed a void fraction at approximately [        ]* seconds at which time the CMT balance lines began to drain. CMT-1 and CMT-2 levels began to decrease, making the transition from recirculation to draindown at about [              }* seconds, respectively, and the injection flow from the CMTs increased (Figure 5.2-2). As the system continued to drain, the steam generatc,r tubes            ,
started to drain at [      ]* seconds and the generators transitioned into a two phase recirculation behavior. The mass loss through the break caused a rapid decrease in pressurizer level and emptied the pressurizer at approximately [ ]* seconds. At both [                    ]* seconds, a condensation /depressurization event took place in CMT-1 as indicated by a rapid refill of the CMT-1
  - balance line as steam from the balance line was condensed in the CMT. Water from the cold leg was drawn up the balance line into'the CMT tank as the balance line filled.
m:\ap600Ll734w-52.aos:1b-073195                                                                REVISION: 0 5.2.1-2
 
The upper head continued to drain and was empty at [      ]** seconds. Steam generation in the reactor vessel reached its maximum (0.56 lbm/sec, Figure 5.2-3) at 260 seconds. The pressurizer surge
: line was completely emptied at approximately [ ' l*6" seconds. Primary system was at a pressure above the steam generator secondary side pressure, which continued to remove energy until -
  +-                  approximately 330 seconds when the tubes become superheated.
As the' system continued to drain, the.U-tubes of both SGs were completely empty by approximately;
[ ~l'6d seconds and the HL-1 and HL-2 levels began to decrease at about [- : ]'6" seconds. . De A                1 horizontal sections of the hot legs started to drain at about'[    ]'6# seconds. De hot legs remained at saturation temperature and never superheated, even though~they were partially or completely empty
                  - due to a small flow of saturated steam from the reactor heater bundle to the SGs.
L-      At(    L]'6' seconds, CMT-1 reached the ADS-1 setpoint, and the ADS-1 valve opene'd to initiate ADS
                  ~ blowdown.' '
L5.2.1.3' ADS Phase The ADS flow path,in conjunction with the break, caused RCS pressure to decrease at a rapid rate, redistributing the mass inventory of the system. The opening of the ADS-1 valve released two-phase flow going through the pressurizer to the ADS 1-3 separator and into the IRWST through the sparger.
De opening of the ADS-1 valve, followed by the ADS-2 valve approximately [ ]* minute later, caused an increase in the rate of RCS depressurization. ~ As the different ADS stages opened, the primary vent path shifted from the cold leg break to the ADS valves through the pressurizer.-
E                : The collapsed-liquid level inside the reactor core barrel reached a near-term minimum value at
[-.]**d seconds, but the core remained covered during this time period with a two-phase mixture.
When the RCS depressurized to approximately [          ]** psia at about [    ]* seconds, accumulator e                  injection into the DVI line began (Figures 5.2.1-1 and 5.2.1-2).
The accumulators started discharging into the DVI line which reduced CMT-1 injection flow during
#                  accumulator injection by closing off the CMT discharge line check valves until the accumulators were
                . almost empty and depressurized. With the accumulators at their maximum injection rate the RCS
                . refilled and the surge line and pressurizer began to reflood at about [      ]** seconds, and the pressurizer attained its maximum level at [    ]* seconds. Once the accumulators were empty, the pressurizer and surge'line then drained back down and were completely empty at [                ]* seconds.
L
                ~ When RCS pressure decreased to [ - ]* psig at approximately [          ]* seconds, the two IRWST
                . Injection valves automatically opened, but IRWST injection could not occur until RCS pressure
                . decreased to near atmospheric pressure. As accumulators ' completed injection at [          ]** seconds for
,                ACC-1 and [l ]* seconds for ACC-2, CMT-1 and CMT-2 injection flow started to increase at
[      '
[; f]'6# seconds. Approximately 50 percent of the nitrogen gas in the accumulator was injected into
                - the DVI lines', momentarily cooling the injection lines at the end of accumulator injection. He L mAap60m173N-52.nos:Ib 073195 /                    5.2.1-3,                                          REVISION: 0 a_      ,
 
    ,                                  e                    .
4 l
i N                          nitrogen caused a decrease in ACC-1 and -2 outlet temperature of about [ .              J'" at approximately
[ j''*[secorids. Dere was no' indicated change in total DVI flow in either DVI line.
                              . Durling the accumulator injection period, there was sufficient injection of subcooled liquid to suppress t boiling in the core. region. De downcomer was filled with subcooled liquid, which 'resulted in the '
collapse of the superheated steam bubble in the upper portion of the reactor vessel downcomer
  ,                .            annulus.' As the pressure decreased in this region, the downcomer fluid accelerated upward and
                            . Impacted on the bottom of the core barrel flange where the core bypass holes are located. .The impact
                        - -of the downcomer liquid on the solid surface of the core barrel flange was heard during the test.2
                          - ; During accumulator injection, the PRHR and PRHR level decreased. -The PRHR HX inlet temperature .
became subcooled coincident with the ADS-4 valves operdag at [ ^ -]** seconds and over the next
                            -[          ]'" seconds dropped to and paralleled the outlet temperature.
a: From [                          . ]'** seconds, both DVI nozzle temperatures increased from essentially ambient
                            . conditions to as high as [                ]'* as the CMT fluid heatedc The temperature transient was terminated when the CMT inventory was exhausted, and the IRWST injection began refilling the reactor vessel at about [        L]'" seconds and temperatures returned to ambient when the CMTs were empty, terminating the hot liquid injection his temperature transient does not appear to have affected any -
                              .other facility parameters.
Steam generation in the reactor vessel (RV) was reestablished in the period between about 680 and                        '
1300 seconds after accumulator injection ended and the system began to drain again. ' At [ ' " J'*
seconds, the ADS 4-1 and ADS 4-2 valves opened automatically when CMT-1 level reached its low low level setpoint. ADS-4 actuation started a decline in RCS inventory that could not be .
overcome until IRWST injection began. Dere is initially too much mass in the system which must be vented through ADS 4 before IRWST injection can occur. CMT-1 and CMT-2 were completely empty at [.                        ]'' seconds, respeedvely.
De pressurizer was slightly subcooled at about 1000 seconds and remained subcooled until the data acquisition ceased at approximately 14300 seconds.
At about [          ]'* seconds, the RCS was drained sufficiently that system pressure decreased to about
[ ]'* psig, which was sufficiently low that the IRWST static head was greater than RCS pressure, and IRWST injection began.
4
                            - 5.2.1.4 IRWST Injection Phase h                              IRWSTinjection started about [                  l** seconds and proceeded at a continually diminishing rate
                            - (Figure 5.2-2) as the differential head between the IRWST and the RCS decreased with the drainage of
: g.      I the IRWST. De IRWSTinjection was sufficient to begin refilling the primary system. De
                            . pressurizer and pressurizer surge line emptied for. the second time at approximately [ ~
b
: =:up6cm7m-52..n.no73195                                    5.2.1-4                                  REVISION: 0 1
                                                      ~
      ^k'
 
:r s
I'5# seconds, respectively. No reflood of the pressurizer occurrad because of the vacuum breaker
              - installed on the ADS .1-3 'sparger line inside the IRWST.
Both'CMT balance lines began to refill at about [            J'6' seconds after the IRWST injection increased
>            ; the reactor vessel level to cover and refill the cold legs. At about 3300'* seconds, when the CMT-2
              ' balacee line had completely refilled, CMT-2 began to rapidly refill and reached the [ J'6'in. level e    . (about 75 percent full) at about 3500'* seconds. De CMT refill will be discussed in more detail in Section 6 of this report. After the CMI's were partially refilled, there was no injection flow from the
* CMTs because the higher static head of the IRWST held the CMT discharge line check valves closed.
CMT-1 and CMT-2 reflooded at about [                          ]'* seconds and the draladown was completed about [          J'* seconds or about the time that sump injection started through the primary sump injection line check valves.
Steam generation started again about 7800 seconds and continued for the remainder of the test (Figure 5.1-3). ' CMT-1 and CMT-2 remained at essentially constant levels for several
[          ]'" seconds and then began slow draindowns at about [                        ]'6# seconds, r-spectively. De draindown for both CMTs was slow and did not occur until IRWST relative level was [ .              J'* below that of the CMTs. Data indicate that the CMTs drained for a while, and then the differential head between the IRWST and the CMTs again closed the CMT discharge check valves, terminating draining until the differential shifted the other way and draining recommenced.
Both CMTs were completely empty at about [                  J'" seconds, which coincides closely with the primary sump injectiul valve opening at [              ]'* secon(        illure of the DAS from 14,300 seconds until the completion of the test stopped ar.,          'aer description of the test events.
He break separator ievel - began to increase at the same rate as the primary sump at about
[      ]'* seconds. His occurred when sump level reached the height of the break separator loop seal.
As a result of this level increase, break separator level reached the height of the break in CL-3, causing break flow to reverse and flow from the break separator into the RCS through the break at about [          J'" seconds. %e break flow then remained essentially 0 or slightly negative throughout
)-            the rest of the test.
At approximately 9000 seconds, the PRHR inlet temperature starts rising to the saturation temxrature while the discharge temperature remains steady at approximately 100*F for the remainder of the data collection period.
5.2.1.5 Sump Iglection Phase Primary sump injection (Figure 5.2-2) started at about [              ]'* seconds, or some [      ]'* seconds earlier in Matrix Test SB18 than in Matrix Test SB01. When sump injection begins, the reactor vessel downcomer fluid temperatures rapidly increased to the sump flow injection temperature. Primary
            . sump injection valves opened at [-            J'* seconds, and the test was stopped 30 minutes later but the m: Win 4 52.noa: turi 3195                            5.2.1-5                                        REVISION: 0
                                                                                                                            \
l-
 
          +,          \
    - detailed data between 14,312 and the end of the test is missing for one instrument rack and thus this phase of the transient cannot be analyzed.
TABLE 5.2.1 1 -                                            l
* OSU TEST ANALYSIS PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.2.1 Plot Needwr      ' C-- ; _:nt              Variables              Units              Description            ,
1      Pressurizer      CPT-604                      psia          System pressure and event history
: 2. Water Injection  WWTDVII+WWTDVI2,              Ibm /sec. Total of CMT, accumulator, WOIRACCl+WO(RACC2,                        IRWST and sump injection WWTIRWII+WWTIRWI2,                        flows WWTSMPIT.
3~    Reactor Vessel    RPVRXV                        lbm/sec. Steam generation in reactor vessel
          '4      Reactor Vessel  T08RPV, TSAT                  *F          Reactor vessel outlet temperature A
m?p1734w-52.aoe:lt>M3195                        5.2.1-6                                      REVISION: 0
        ^
or
 
                                                                              ~                      , .. -                    .,-                ,-~:        - - --                          - -n        - - -.          - - - - , - - . ~ ~ - . -                            --~
m, . . , i                                                                                                -
                                                                                                      .S.                                                ,
Ni                                                                                                              ,
lL>V                                                                                      ~
s +                      s      i:.3 g        i        'A        -
r                  '
r z;
s I
i
                                    ' j "
                                    ' ' j. '
                                  -f'                                    ,_'{                                        ,
i
                                                                                                                                                                                                                                                              .) '
                            ,s+-                    <
: f ''                                                                                                                                        r i                                  7
                                                                                                                                                                                                                                                                                            .(~
I 4.g 'd                                              ,                                                                                                                            ~ ,.
l' [;, ;                                                                                                  ;c1 -6
              'r 3
N                                                                                                                                          #
e                                                                                                  ,      .Y-:(    __
Ji -                      1                              ,
                                                                                                                                                                            ,--3
                                                                                                        .'(,    _                                                                      .2 7
e.
j;.,,                                                                                                                    .
                                                                                                                                                              *f' 1, .) . . (
                                            '.                                                                                                                                                                                                                                                  m 8
                                            $." t''f,:-
                                                                                                                          .. h q,                                                                                                                                        ,-p
                                                                                    +
                ,,. . , v :. -                                                                                                .
a'
                                                        ^
4                                                                              g
                                                                                                          .'l f,
                            -y. --.e              .,                                                      ,
o                  ,
1 4
                                                                              \    r                                                                                                                                                                                            . . . . _
                                                                                                                                                                                                                      /
i                                    ' !.I . .
1..      etc -:.                                                                  1 Y
THE PLOTS (1-4) LISTED IN TABLE 5.2.1-1 ARE NOT.-
LINCLUDED IN THIS NONPROPRIETARY. DOCUMENT
, ' '-                                                          'c' .;
                                                    .                                                                                                    .s.
l, c
, '                                                                                                                                                                                                                                                                                                a
: i.                                                                                                                                                                                                                                                                                                  !
C'; ^
Y. '. ,
).
1 W
e i.
a 4              i i
4 r ..
4 -
b 'i i
v t
                                                                                          .t t
e
                                                                                        /
A v
                                                +s :
miWl734w-52 noo:Ib-073195-                                                                                            s
                                                                                                                                                                                              ' 5.2.1-7                                                          . REVISION: O n
                                                                          ~l s
4.
                                            ')
f          %
t
 
  , ._                                    _    _ _            -~ .          _      _ _          ._        _ . _ . . _ .
l 1
5.2.2. Short-Term Transient .
For the 2-inch cold leg break, Test SB18 (a repeat of SB01), the short-term transient encompassed the first 3000 seconds. As can be seen from Figures 5.2.2-1 and 5.2.2-2, this period included the full depressurization of the fa-ility through all four stages of the ADS.together with CMT and accumulator :
injection plus the initial stages of IRWST injection. he mass and energy distribution results for this -
phase of the transient were based on the plot package detailed in Table 5.2.2-1. . Dese plots corcentrate on the primary system including the accumulators,' CMTs, IRWST tanks and the sumps and the flows' from the primary system via the ADS, break and IRWST overflow.
5.2.2.1 Reactor Pressure Vessel and Downcomer Mass Distribution
          = For the short-term transient, the most important criteria is the maintenance of sufficient core inventory:
: to supply adequate cooling of the heated rods. Figure 5.2.2-57 shows that there are no significant
            ~ excursions in heated rod temperatures and, therefore, sufficient core inventory was maintained through this phase of the transient to remove the decay heat from the rods. However, for significant portions of the transient a two-phase mixture will be present in the core and upper plenum regions. De
.            following discussion tracts the variation in water level and mass throughout the RV and downcomer.
De total fluid mass in the reactor pressure vessel is shown in Figure 5.2.2-40. The initial vessel inventory was [: ]'6# lbm. During the course of the short term transient the vesselinventory experiences two minima, one of [        ]'6# lbm before accumulator injection and one of [    l'*d Ibm before IRWST injection. Steam generation was near maximum at these times as shown in Figures 5.2.2-55. By the end of the short-term transient the vessel inventory recovered to a steady
[ = !]'6d Ibm. Similar variations were seen in the core fluid mass and water level reproduced in Figures 5.2.2-44 and 5.2.2-45. ' Minimum core level occurred before IRWST injection. During this phase of the transient, the collapsed liquid level dropped to [ J''' inches below the top of the heated rod length (see Figure 5.2.2-45). By the end of the short-term transient, the effect of IRWST injection '
ended all core boiling (see Figure 5.2.2 55), and the core was again water solid.
In the analysis of the LOCA simulations on the SPES facility (WCAP-14254, SPM Test Analysis Report) following the pump trip, there were short-term oscillations in primary system flow,-
2 temperature, and pressure. A small number of oscillations were also observeJ in die OSU test response at the end of the initial blowdown P s for example the pressure response (Figure 5.2.2-1)
            -and the RV mass (Figure 5.2.2-40)). In the SPES tests, the oscillations were clearly driven by power-to-flow mismatches in the core due to the high core power levels wh'eh were needed in SPES to compensate for the high ambient losses, ne short-term oscillatiors observed in OSU results are believed to be a result of pressure oscillations following the initi'J blowdown.
i De fluid mass in the core region is shown in Figure 5.2.2-44. Once again, the two minima occurred
          ? prior to accumulator; injection,'and prior to IRWST injection. The. minimum core inventory is
[      ]'6# lbm.
mAap600LI734w.52.noa:Ib-o73195                        5.2.2-1                                REVISION: 0 1
I
 
T
      +
(The collapsed likuld level in the upper plenum region spanned by LDP-138 and the associated fluid .
: mass are shown in Figures 5.2.249 and 5.2.248. Lit can be seen that, during the period before iaccumulator injection, the collapsed liquid level in the upper plenum dropped below the hot-leg elevation. ' During the accumulator injection, the steam bubble in the upper plenum partially condensed
                                                                                                                          ~
and the water level briefly rose above the hot legs. Following the end of accumulator injection,'the' L flow from the Chfrs is not sufficient to maintain the upper plenum level, and this region completely ;            ;
            ; drains of water ''Ihe start of IRWST injection causes the upper plenum to refill, and this region              'J became near water solid again at approximately [ . .'6#  ] seconds.                                        ,
lhe fluid mass and collapsed liquid level for the head region are given in Figure 5.2.2-50 and 1                ,
            . 5.2.2 51.j During the first [ .]*# seconds, the head inventory drained.' Following the end of -
accumulator injection, the head region also drained. Both accumulator injection and IRWST injection were sufficient to supply a level of water in the head.
              'Ihe mass of fluid and collapsed liquid level M the RV downcomer are shown in Figures 5.2.241 and 5.2.242.1 During the blowdown phase of the transient, the level dropped to the elevation of the cold legs. This elevation was maintained until the cold legs were fully drained. Following this point, the collapsed level remained between the DVI and hot-leg elevations, until IRWST injection once again raised the level above the cold legs and cold-leg refill commenced.                                              l L 5.2.2.2 Loop Mass Distribution For this discussion, the loop was considered to consist of the hot- and cold-leg pipe work, the steam            ,
          . generator (SG) primary side, and the pressurizer plus surge line.
The total fluid mass and water level for the pressurizer are shown in Figures 5.2.2-34 and 5.2.2-35.
During the blowdown phase of the transient ([            ]*") seconds, the pressurizer drained rapidly,
            - becoming completely empty of water at about [          ]*d  seconds. The pressurizer remained empty until ADS stage 1 actuation at [      ]** seconds. At that time, water was drawn back into the pressurizer as steam and water flo,v out of the ADS system. A fluid inventory of over [          ]*d Ibm was maintained    ,
          - until ADS 4 actuation at [        ]*# seconds. This caused an initial outsurge through the surge line, followed by a more gradual draining of the pressurizer as mass flowed out of the hot legs via the ADS fourth stage valves. The pressurizer fully drained at [        ]**# seconds and remained empty for the
          . remainder of the transient.                                                                                ,
          - Mass data for the SG U-tubes and their associated inlet and outlet plena are reproduced in Figures
          ~ 5.2.2 32 and 5.2.2-31. The SG tubes gradually drained until ADS actuation, when all the tubes and plena were empty of water. Thc SG on the broken loop (loop 1) drained before that on loop 2. Any flow through the SGs ceased once the tubes were drained and the steam trapped within the U-tubes became superheated.' Once the SG tubes drained, natural circulation around the primary loop circuit
            -ceased.
          ,  men,60 min 4 52..o db.on195                        5.2.2-2                                    REVISION: 0
 
he SG U-tubes remained empty for the remainder of the short-term transient. However, both inlet -
  ~and outlet plena on SG 2 show an influx of water [            ]''' seconds into the transient. His corresponds to the time at which the primary circuit reached atmospheric pressure. It can be seen from Figure 5.2.2-59 that,in approximately [        ]''' seconds, the small amount of steam remaining in o    hot leg 2 was removed and the water level in that hot leg increased. His is believed to result from condensation in the PRHR drawing a vacuum and raising the level on loop 2.
The mass of water and vapor in the hot legs is reproduced in Figures 5.2.2-58 and 5.2.2-59. He hot
'  legs maintained their water inventory until [    ]'** seconds into the transient, when they started to drain (Figure 5.2.2-58), and were completely drained by [            ]*6' seconds. Actuation of ADS-1 caused a rapid increase in void fraction ir. both hot legs. A larger void fracdon was maintained in HL-1 as steam was preferentially removed from HL-2 by the PRHR.
l He liquid and vapor mass for the four cold legs are given in Figures 5.2.2-60 and 5.2.2-61.
Following the initial blowdown, all four cold legs became two phase although there was a greater void            I fraction in CL-1 and CL-4 as compared to CL-2 and CL-3 (Figure 5.2.2-61). The mass variation in all four cold legs appears very similar, as these have been derived from levels in the RV downcomer.
His is because the level instruments on the cold legs have been found to be unreliable. All the cold            l legs completely drained after ADS initiation, and refilled at [            ]'6' seconds when flow from the IRWST refilled the RV downcomer to the level of the cold legs (Figure 5.2.2-42). De cold legs did                l not drain uniformly, instead, CL-3 (with the break) drained first, followed by CL-1, with CL-2 and CL-4 delayed. Figure 5.2.2-31 shows that the steam generator outlet plenum on loop 1 drains at
[    ]*6# seconds a little more than, and before loop 2; therefore, the expected asymmetry in cold leg-behavior did occur.
5.2.2.3 Mass Injected to the Primary System he CMTs transitioned from a recirculation to a mass injection mode at approximately 100 seconds when the cold leg started to drun. Draindown of the CMTs continued until the CMT check valves were closed by the flow from the accumulators. CMT draindown restarted at the end of accumulator
?
injection, continuing until IRWST injection began.
T scumulators started draining approximately [            ]''' seconds after activation of the ADS.
1: umulators start discharging into the DVI line when the system pressure drops below the pressure preset in each accumulator. Accumulator injection began at approximately [                ]'6" seconds and continued until the accumulator was empty at approximately [                ]'6' seconds (Figure 5.2.2-23).
Complete discharge from the accumulators was indicated by a sha.p decrease in the temperature of the fluid exiting each accumulator due to the discharge of expansion-cooled, nitrogen-cover gas, which is released into the primary system. Once discharged, the accumulators cannot be refilled because of a check valve in the line. Flow from the CMTs was significantly reduced during the discharge of the accumulators and increased again once accumulator discharge was completed.
maap600(1734w-52.nca:Ib 073195                                                                        REVISION: 0 5.2.2-3
 
      . o        - .                  .                                _    .
_.r      ._.        _  _ -
4 r
The IRWST injection valves were opened when the reactor vessel pressure low-low setpoint was;                        ;
reached. Injection flow only starts when the reactor vessel pressure becomes less than the static head
        ' from the IRWST tank. Figure 5.2.216 shows that the IRWST injection began at approximately -
[( - ]* seconds after the CMT flow ceased. The IRWST flow gradually increased to a peak value of 2.75 lb/sec. (1.38 lbm/sec. per injection line) at [.      ]* seconds before gradually decreasing.
5.2.2.4 Mass Ejected from the Primary System -
At time zero in the transient, a 2-inch break was initiated at the bottom of CL-3. -The rate of flow of i
mass out of the primary system, via the break, is shown in Figures 5.2.2-66 to 5.2.2-68. For the first
[ L)* seconds following the break, [ - ~ ]* lbm of steam and water escaped from the primary system via the break (Figure 5.2.2-62). During that period, the primary system depressurized to around 300 psi (Figure 5.2.2-1). By the onset of ADS actuation, the cold legs drained, and there was almost no water flow out of the break. Between [ ' ]* and [                ]* seconds, ADS stages I to 3 activated, and the system depressurized rapidly. The break flow significantly decreased once ADS '
activated, since the ADS valve area is significantly larger than the break. At around [ - ]* seconds the ' ADS 4th stage was initiated and the primary circuit continued to depressurize until IRWST injection commenced at [          ]
* seconds.
              'Ihe actuation of ADS 1-3 rapidly terminated the flow of steam from the break, although this was replaced by steam flow through the ADS 1-3 valves for the next [ - ]* seconds (Figure 5.2.2-63).
            - This steam flow was accompanied by an outflow of water from the ADS 1-3 at a peak rate of over
            . [ ]* lbm/sec. (Figure 5.2.2-66). After [ . ]'6'' seconds into the accident / simulation, the mass flowing _through ADS 13 was composed almost entirely of water. 'Ihe rate of flow through the ADS continued at a gradually reducing rate until [        ]* seconds when the ADS stage 4 valves were opened, causing the flow through the ADS stages 1-3 to terminate and be replaced by flow through the lower resistance stage 4 paths. For ADS 4-1, there was a t. ear-steady water loss at a rate of 0.75 lbm/sec, from the time ofinitiation. However, for stage 4-2 there was an initial outsurge at 2.5 lbm/sec., which was followed by a drop to near zero and an increase to over 1 lbm/sec. (see Figure 5.2.2-66).                                                                                                  ,
The integrated mass flow out of the primary system via the ADS and the break are shown in Figures 5.2.2-62 to 5.2.2-66. During the first [          ]* seconds of the transient, over 6800 lbm of water escaped from the primary circuit. Of this, the [            ]* lbm flowing througS ADS 1-3 was            ,
deposited in the IRWST. The [            ]* lbm leaving the ADS stage 4 system, and the liquid part of the [        ]* lbm flowing through the break, were added to the overflow from the IRWST to deposit
            .[      . ]* lbm of water in the primary sump (Figure 5.2.2-28). By the end of the short-term transient, the water level in the primary sump reached nearly [ ]* laches (Figure 5.2.2-29).
At [      - ]* seconds into the transient, the cold legs refilled enough to allow a restart of water flow through the break site. This proceeded a rate of approximately 0.5 lbm/sec. at the end of the short '                  ;
period transient, so that the total rate of water loss from the primary system to the sump was an%ml734w-52.aos:Ib.073195..                        5.2.2-4                                    REVISION: 0
 
                                                                                                          ' <                                1 m                        <
y n%                                        r 1
                                !appro'ximately 2.5 lbm/sec. tat that time the rate of gain of RV mass through the DVI lines was about l        d L 2.5 lbs/sec.
                                      ~
y      ,                                                                            1
                        .t c5.2.2.5 L Mass Balance -
Wp
                          +
Figure 5.2.2-70 presents the variation in the total system inventory during the short-term phase of the .        ,
                              ' transient.: It can be seen that,in addition to the random variations associated with the measurement
                              , uncertainties and some inventory dips, there is a ' general reduction in inventory of around 200 to              1 O          >
t 300 lbm from the initial value. ; During this phase of the. transient, around 300 lbm of steam was lost          R
                              / from the system (see Figure 5.2.3-63).                                                                            -
i A mass-balance analysis was performed on the primary system. Figure 5.2.2-71 plots the measured !
(primary system saass determined by summing the contributions from the RV,'downcomer, hot and'                      ~
                        , (cold legs,' SG. primary, pressurizer and surge line plus the PRHR. 'Ihe second curve on Figure 5.2.2- -
                      \ j71 provides an alternative primary system mass determined from the mass balance, that is given by:
Ml,5,(t) = MQ(0) + M,(t) - M,(t)
                                                                                                                                                    ]
I
    ,                                                                                                                                                l l
where:
1 My(0)l.        Is the measured primary system mass at the start of the transient                                ;
      .                            M,(t)          is the total integrated mass injected from all sources (i.e., accumulators, CMT, M                                                IRWST and sumps) to time t -
M ,(t)i        is the mass lost from the primary system to time t via the CMT balance lines, ADS 1-3, ADS-4 and break x
The difference in the two primary system mass curves is shown in Figure 5.2.2-72 as the mass-balance error, g
During the short-term transient, there is an apparent systematic overestimate of the mass in the primary system from the measured data of up to 300 lbm relative to that calculated from the mass balance.
          ,                    'Ihere are two main contributions to this excess mass. First, the measured primary system inventory y                            does not include all of the pipework in the system and there is about 150 lbm of mass missing from
                          ; the initial inventory. 'lhis mass will be deposited in, and lost from, the measured system as pipes
                            ~ drain and refill.'' Some of the additional mass is subsequently lost via one of the leakage paths.
                            . Second, the instrumentatio'n on the hot legs may be giving erroneous level measurements during certain portions of the transient. It can be seen from Figure 5.2.2-58 that in this test, neither hot leg appears to drain and this contributes an overestimate of some 40 to 60 lbm. ' By the end of the
",                            short-term transient, the apparent mass-balance error is about 60 lbm.
i
                          ' m%40m1734w-52..o :st473195?                          5.2.2-5                                    REVISION: 0'      ,
 
h      ,
                                                                                                                                ~
y Figure 5.2.2-73 shows the total intigrated-mass flow from and to the primary system, together with the                          1
                - water inventory remaining in the sources of cooling water.L It can be seen that during the short-term -
          -      ' transient, there was a net loss of water from the primary. system of approximately [ ^
                                                                                                                        ]'* lbm of                ;
swhich only a small quantity was deposited in the sources. T As noted above, the overall system mass .
                                                                                                                                            ~'
.- <            11nvent'ory shows that of the lost primary system mass,200 to 300 lbm has been lost as steam. The l rest has been added to the' water stored in the ADS and break separators.                                                      ,
                /5.2.24 Pressure Decay;                                                                                                    ,
Figure 5.2.21 shows the primary system pressure during the test. Throughout the LOCA portion of_.                              .
3this test, the pressure was controlled b'y the saturation pressure of the hottest fluid in the primary .
E                system.LAt initiation of the break, the controlling fluid volume was the press'irizer and surge line;
                                                                            ~
p              , however, within the first 80 seconds,'(after the inidal blowdown phase) this shifted to the RV.-
t          . , Figure 5.2.2-3 shows that the average temperature of the upper plenum was equal to the saturation                        ,
            "I temperature corresponding to the primary system pressure measured in the upper head during the natural circulation phase and into the ADS phase. The pressure stabilized at the saturation pressure for the t.pper plenum, and then cont'nued a slow pressure decay responding to the cooling caused by the CMT injection. Figure 5.2.2-1 shows an increase in the pressure decay rate occurred at about
: 200 seconds, when the CMTs transitioned from natural circulation injection to draindown injection, which essentially doubled the injection rate of cold water into the DVI line. 'Ibe higher injection rate                        ,
resulted in a more rapid temperature drop in the upper plenum (core exit in Figure 5.2.2-3), which was reflected in a more rapid pressure decay. ; With the actuation of ADS-1 'at about 374 seconds, the pressure dropped rap:dly due to the increased rate of mass ejected from the system (Figure 5.2.2-56),
and the increased flow of cold water injected into the downcomer and flowing through the core. 'Ihis                              ,
continued to reduce power channel inlet plenum temperature, and subcooled the heater rods in the core                            I
                - due to the higher flow. Since the RV outlet plenum became subcooled at about [ - ]'* seconds, the                                i
                                        ~
hottest fluid'in the system was in the pressurizer, the cold legs, and the CMTs, and the pressure was                          ]
partially supported by the flashing of the fluid in one or several of these locations. When the                                  I accumulator discharge ended (about [                  ]'* seconds), the RV temperature again increased to the                    l l
saturation temperature and took control of the system pressure for the rest of the LOCA phase Also                        ,
at the end of accumulator injection, a large amount of noncondensible gas was injected into the                                <
                . primary system, and could have affected the heat transfer performance of the PRHR and the CMTs.
5.2.2.7 Energy Inventory                                                                                              ,
Heat removal from the reactor core folic ws a sequence similar to the pressure decay for the small-break LOCA tests. Before reactor trip, nearly all the energy generated la the core is removed by the                              l l SGs and out of the break with a small fraction lost to the surroundings. When the reactor tripped, the primary system pumps tripped, and flow through the SG tubes was sharply reduced. Coupled with the
                ~ isolation of the SG Andary side, the result was to significantly reduce heat removal from the SGs.                          .
                ' At that time, the PRHR isolation valves opened, and energy was removed to the IRWST as well as out                            j Jof the break.
i mAsp600(1734w 52.somilb-073195 l                              5.2.2-6                                    REVISION: 0
 
f
                      'k                                                                                                    >
As the syjean drained, the primary system pressure was reduced, and the sensible heat of the coolant -
and met 4 added to the core heat load.iThe CMTs started to drain, and the ADS activated. . A't that -
                ~
time,' biat removal was accomplished through the ADS flow, and the PRHR became less effective.
Finally, ADS-4 actuated, the primary system completely depressurized, and the IRWST actuated. The :
        .LOCA phase of the test was then completed.
                        ~
LThe b' ehavior of the components' involved in the energy removal is discussed below.
T-      g iThe power output of the core is shown in Figure 5.2.2-2. After reactor trip, the core power is representative of decay heat levels expected in the AP600 core. Flow through the core is shown in -
      ' Figure 5.2.2-56 'and the steam generation rate is given in Figure 5.2.2-55. As discussed in Section 4.0, the steam generation rate has been calculated by two methods, the T, method and the DVI line flow L method.
Figures 5.2.2-53,5.2.2 54, and 4.1.2-55 reproduce the saturation line elevallon, power split above the saturation elevation and stream generation rates from the two methods. It can bc :.een that both methods give similar predictions. It should be noted that neither method gives vand predictions before
: [ ~ 1]'* seconds because of flow oscillations during natural circulation in the primary system.
The maximum steam generation rate during the LOCA phase occurs at approximately [                ]'*
seconds, which is jusi prior to IRWST injection. 'Ihe peak cladding temperature is shown in
      ; Figure 5.2.1-57, and indicates that the core is adequately cooled at all times during the test.
    . Sf.eam Generator Heat Transfer
;        'Ihe steam generators remove most of the heat from the primary system during normal operation.
,        However, heat transfer from the primary-to-secondary side is significantly reduced after the pumps
;        trip. 'Ihis is due to reduced flow in the tubes, which causes a sharp reduction in the tube-side heat 28 transfer coefficient. In addition, the secondary side is isolated, which causes the temperature and pressure to remain high as the primary-side pressure rapidly decreases.
PRHR Heat Transfer p*
The PRHR is designed to remove heat from the primary system from the time when the steam generators become thermally isolated due to the initiation of the ADS. One measure of the
    . effectiveness of the PRHR is the increase in the fluid internal energy in the IRWST, which serves as L
:      the heat sink for the PRHR.; Figure 5.2.2-20 shows the fluid internal energy in the IRWST during the
!                    l]'* seconds of the test. The PRHR begins operating at about [
s first [ .                                                                          ]** seconds as the SG
    ' heat removal ends. . 'Ihe heat removal rate is approximately [ ]'" Btu /sec. until [          ]** seconds when ADS-1 activates. . At that time, the heating rate in the IRWST increases to [          .]'" Btu /sec.
L
    - acW1734w.52.aoa:tb 073195 '                            5.2.2-7 '                                  REVISION: O s.
 
S i            :  due to ' steam con &hsing from the ADS 1-3, and heating from the PRHR. The PRHR heat removal
        #  ; decreases when the accumulators discharge at about [          ]*# seconds'as the core be'omes subcooled.          {
ADS and Break
                                                ~
H              'lhe energy removal from the ADS and break are shown in Figure 5.2.2-69. The fhid energy exiting
            . the break increases at a constant rate until ADS-1 is actuatedJ For ADS-1, ADS-2,'and ADS-3, thel
          . energy removal occurs at a somewhat lower rate due to reduced system presore.'When ADS-4.is actuated, energy removal switches from ADS 1-3 to the larger flow F.th ADS-4. The ADS effectively .
reduced the primary system pressure to allow gravity injection flow from the IRWST. This flow was
:  sufficient to subcool the primary system,' ending core boiling and partially collapsing the steam bnbble -
in the upper plenum and bringing the system to near atmospheric pressure.
F j 5.2.2.8 Energy Balance.
4 Figure 5.2.2-74 shows all the energy components in the heat balance for the system during the LO phase (0-3000 sec). Throughout the event, the heated rod bundle power was the dominant heat input to the system, and before the start of the event, the steam generators provided the dominant heat removal. At the start of the event, the SG secondary side is isolated, and the teactor coolant pumps .
;              trip.' During this period, beat removal by the SG is reduced as natural circulation flow occurs in the
:              primary system.- As the primary system depressurizes, the pressure reaches the secondary-side pressure, and heat transfer effectively ends.
l
:          :  From the start of the event, the steam component of the break flow is lost from the control volume
,              until the actuation of ADS. Heat loss via this path is nearly [ ~ ]''' Btu /sec., which is far greater
~
than the reactor decay power [                ]*'. 'Ihe remaining energy lost through the break exhaust        l consists of a decrease in the fluid internal energy as the primary system depressurizes.
            - After ADS stage 1-3 is actuated, the break flow effectively ends, and the ADS heat is deposited into the IRWST,' Thus, the fluid internal energy in the control volume increases until the end of the LOCA phase, as the IRWST water temperature increases. Also, at this time, the metal masses in the' control
            - volume lose energy as primary system temperature decreases. As a result, energy is deposited at a rate of nearly [      ]*d Blu/sec. between [                ]** seconds. After [    ]*d seconds, the metal masses lose energy at a much lower rate, which is consistent with the primary system fluid -                ,
temperature decay. Ambient losses are reduced from a maximum of [ ]*" Btu /sec. at full power conditions to [ ']*d Btu /sec. at the end of the LOCA phase.
            ; A large increase is observed in the deficit between the rod bundle power and the various sources of energy dissipation from the control volume after the initiation of' ADS 1-3, and again after the ;
            - initiation of ADS 4at approximately [.        ]*# seconds. The steam exhaust includes steam from the IRWST and the steam portion of the flow from ADS-4.' However,little steam is measured by the vapor flow meters. ~ As was discussed in the mass balance, it is likely that the small steam flows from i
                                                  ^
mMp6000734w 52.ece:Ib-073195                      5.2.2-8                                    REVisIOf4: 0
 
                                                                                                                                                                                                                                        ,v...-                          , . .                . - -- ._ -                        - .-        .
((-
h ,,$                    .N-
* r , .4.
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        .e ,. y 1                                                                                                                                                                                3                                            , - -
m,~
c a
c
                                                                                                            .                                          y
                                                                                                                                                                                  ,.y.
                                                                                                                                                                                  ...s.
_        ,                <tw
        .,.,-s                                                                                                                                                                                                                        .
7  ,'s,                      h                                                                                  4                                                  .)      ,
g
                                                                                                            )                                  #                      i-(                                                                                                                                                                                              g i            J.*.      l
        *,              3 m . .d' .                                                    '
                                                    - -,                            ,"..U[                                                      _
j                                                                                                                                                                                                              g p
                                                                                                                                      ; > .:                            ~
      + .                                                    >                    -
1                                                                                                                                                                            ,
    "                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                ^
dthese' sources'is.'not'bding ibeasured by thEvapor flow meters; resulting'in a deficit'in the energy .
d                                                                              f
                                                                                                                                                                                        $    g g                4                            f                #                  1 g              I-  hg                        ,                                                                        i                              ,  J        /
r
                                                                                . .b
                                                                                          ?
(. f ,                                      4 G                                                                                              /                  _-);
: m. .      ~                                                                                  ,
                                                                                                                                                                                                                      ;                                                                                                        w I
ja
    .                                                                                                                                                      +
_'      4                                                    J                                                                              I e
e          A r 4
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    ~
                                                                                                              %                                        ,                                                                                          a
            'JG                                .,
                    -m! mL t
                                                      }                    $                                                                                                                            >
4
                                                                                                                                                                              .e.>
s
                                                                                      -+-                              ._ ,                                                          ,
i                                                s                                                                        .
t I'X '                                              5 L ., .        ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                        , .      4.-
m                                                                -                                              4 b
                  '' i l'*                              sT
                                                    ..+L i 4              .
                                                            .6                                                                                                                                        . i
                                                        .t
  ' 9.g                        ,..I ),'                1 m .-
L' " j
              ",      ..g      1 i f ~' - ,                                  '
                      ..-xt-
                                                            .'l .} : b
                                                                            .r 3                                                                                          ,
Y                                                                                              \
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  '._l f                                                                                                                                                    j i
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .I
                                                                        <                                                                                                    -_ t l_                                                        ,                                                                                                                                          l i
1
  .A                                                                                                                            . -                                                                                                                                                                                                                                              -o e                    ,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .,
1 2
am          v
                                                                          .ss  '
* . , .                                                              r p                  -,,
u rk n
4 i
ee 4.
. t 1
1 1                                                                                                      .-                                                          W
                                                                                                                                --l' i ' ,.
J 4
1 w,
1                            .y 4                                                      3          r I                                                    i g                                                                                                                                                                                                                        f                                                                                                                                                              i
                                                                                            .,,,p..
J                                  s                                                                              L
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      !j m  - E-                                &
t i''I,^                                                    ,
: n.                                                                                                                                                                                                                                                                                :!
Y                      '5,,,,                                              O
                        .$r                                  g..,                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      .,
r o W                                      _,.
8
      /                                        (    I 4'->
:; =W 734w,52.                                                                          iitro73195 '                                                            .-
n.
                                                                                                                                                                                                                                                . 5.2.2-9 ;                      ,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            / REVISION: 0                                          ,:i 2: .
9                                                                                                                                                                                                                                                                  $
g      Ej4                                  '4 i '' .h ' 4-                - ,
3            ,
j
                                                                                                                                                    -5,<
                                                                                                                                                                                              <O, 1                                                                      '                              #
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  .''''{
s          m3                  M ,,
N.<
c
                                                                                                                                                                                    ..t-
                                                                                                                                                                                                            ;                      w 4                                                              '''
#                                                                                                  )                                              3                                                                                                                                                                                                                                    )
e a                                                                ,                          s
                                                                                                                                                                      ;. .',                                                                          >    ,,,v.                    a                                                          g                  y
 
4 j
u
                                              ,      ~!)
t
                    .c
: TABLE 5.2.21 s
                                                          ' OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.2.2 '
Plot-                                                                    '                                      *
                                      < Number -              Component -          VarinNos              Units -                  Description
                          .                      1-        Pressurizer      CPT-604 '                    psia      System pressure
                                                '2:          RV              RVPWR.                      . kW -      Care power      ,
_.                u                            ~3-          RV.:            T0lRV, 'IT)8RV,                'F      Core inlet / outlet ^+.uwc, .
:*                                                                            ST08RV                                  saturation temperature Steam :          CPT 201, CI'T-204, .          psia      Primary and secondary pressures in          '
Generator        CPT-301, CPT-302                        steam generator f.!~ '                                            5        DVI l            WWTDVIL1,                  Ibm /sec. Total flow in DVI-I and individual
                ,                                                            WW11RWII .                              co .yacents y;7                                            WOUTACCl, WWnRWI3
!                            5                    6        DVI 2            WWTDVIL2,                  Ibm /sec. Total flow in DVI 2 and individual
,                                                                            WWTIRWI2,                                E----a nts -
i WOUTACC2,                                                                            -l g                                                                            WWTIRWI4 -                                                                              I
[                                              '7          CMT-            A M C M TI B,'                lbm      Fluid mass in CMTs (excludes balance
:                                                                            AMCMT2B                                  lines)
II                                                8-        CMT              CLDP-502, CLDP-507 ~            in.      Collapsed liquid levelin CMTs 9        CMT              htIWDVIL1,                    Ibm      Integrated mass it to/out of CMTs '
F                                                                            N (WDVIL2, ~
MIWCLBLI,
    .v.                                                                      MlWCLBL2 10 -      CMT.            W sffDVIL1,                Ibm /sec. Flow out of CMTs g                                                                            WWTDd?
,                                            :11-          CMT              WWTCLBL1,                  Ibm /sec. Flow into CMTs
;                                                                            WWICLBL2 y                                                12-13 CMT CMT-CLDP-509, CLDP510 UCMTI, UCMT2 in.
Btu Level CI-CMT balance lines Fluid energy in CMTs 14        RWST            IRWST                        lbm      Mass of fluid in IRWST j~                                              15        IRWST            CLDP-701                      -in.      Collapsed liquid level in IRWST                l 16        IRWST            WWTIRWII,                  Ibm /sec. Flow from IRWST Tank to DVI lines              !
j                                                                            WWI1RWI2                                                                          ,
                                              -17          1RWST            IRWSTOR                  ' Ibm /sec. Overflow from IRWST to sump
$                                                18        IRWST.            ADS 13VR + ADS 13LR Ibm /sec.-  Total ADS flow into IRWST                      !
                                            -19          IRWST            MIIRWII, MIIRWI2,            Ibm :    Integrated mass out of IRWST h                                                                            MImwio -
                                            ;20''        IRWST. -          UIRWST -                      Btu      Fluid energy in IRWST j
P 21<        PRHR              CLDP-802 .                    in.      Collapsed liquid level in PRHR heat            )
exchanger
                  ,                                                                                                                                                I mWith52. ce:!bo73195                                      5.2.2-10:                                          REVISION: 0
 
l l
l l
TAllLE 5.2.21 (Continued)                                                      i I
OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.2.2 Plot 3        Number        Component        Variables              Units                  Description 22      PRHR          WWOTPRHR                Ibm /sec. Measured outlet flow from PRHR tute 1
23      Accumulator  AMACCl, AMACC2                lbm    Mass of fluid in accumulators                    '
24      Accumulator  CLDP-401, CLDP-402              in. Collapsed liquid level in accumulators          l 6                                                                                                                        1 25      Accumulator  WOUTACCl,                Ibm /sec. Flow from accumulators WOUTACC2 26      Accumulator  MOUTAC(.1,                    Ibm    Integrated mass out of accumulators MOUTACC2 27      Accumulator  UACC1, UACC2                  Btu    Fluid energy in accumulators 26      Primary sump  AMPSMP                        lbm    Pnmary sump mass 29      Prtmary sump  CLDP-901                      in. Pnmary sump level                                l 30      Pnmary sump  UPSMP                        Btu    Primary sump fluid energy 31      Steam          MSSGIP1, MSSGIP2,            Ibm    Mass of fluid in steam generators -
Genentor      MSSGOP1, MSSGOP2                    primary side inlet / outlet plena 32      Steam          MSSGHT1, MSSGHT2,            Ibm    Mass of fluid in steam generators -
Generator      MSSGCTI, MSSGCT2                    primary side bot and cold tubes 34      Pressurizer    PZM                          lbm    Fluid mass in cressurizer 35      Pressurizer  CLDP-601                        in. Collapsed liquid level in pressurizer 36      Pressurizer  UPZ                          Btu    Fluid energy in pressurizer 37      Surge line    PLM                          lbm    Fluid mass in surge line 38      Surge line    CLDP-602                        in. Collapsed liquid level in surge line 39      Surge line    UPSL                          Btu    Fluid energy in surge line 40      RV            MWRVRV                      lbm    Total fluid mass in RV 41      RV            DCM                          lbm    Fluid mass in downcomer 42      RV            LDPGIDC                        in. Collapsed liquid levelin downcomer
)                                                                      compared to various reference elevations 43      RV            WM0lRV                      lbm    Fluid mass in lower plenum 44      RV            MWO3RV                      lbm    Fluid mass in core region
  -        45      RV            LDP03RV                        in. Collapsed liquid level in core 46      RV            RVXVFO                              Core exit void fraction 47      RV            RVXQO                                Core exit quality 48      RV            MWO6RV                      lbm      Fluid mass in the upper plenum 49      RV            LDP06RV                      in. Collapsed liquid level in the upper plenum 50      RV            MWO8RV                      lbm      Fluid mass in the upper head 51      RV            LDP08RV                      in. Collapsed liquid level in the upper head m.\apaxx1734w-52.non:lbo73195                  5.2.2-11                                            REVISION: 0
 
                    --!                                      :+~
                  ,)            i
                                                                  ;7                                                                            -
m i    ,>
g s                              ,
: TABLE 5.2.21 (Continued)
                                              ' OSU TEST ANALYSIS STANDARD PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.2.2 rios :
                                                                                                                                                        . e)
Nuadwr'          C:a unt (                ' Variables            Units ~                . Description J 52 i      RV;                    URV-                          Btu '  Total fluid energy in RV L
                                      .53        RV . -        -7:    RVXE-                          ' ft !  Level of Tsat line                          1 54      RV ,                  RVPab, RVPbl,1                  kW,    Hessed rod power above and below r
RYPWR                                  Tsat level and tral-                          .
i
:55        RV                    RVRXV                      lbm/sec. Core steun generation rase                    1 1
656-      RV                    RVTMRI                      lbm/sec. Calculand core flow                          i 157'        RV                                                    'F    Maxanum clad temperature, saturation        -i r                    -
temperature ar.d delta L                      l 58-      Hot Leg .            MWHL1, MWHL2                  lbm      Water mass in bot legs -                    b
                                                                                                                                                              )
59      Hot Leg                MVHL1, MVHL2 -                Ibm      Vapor mass in bot legs                      .)
60      Cold Leg              CLIWMS, CL2WMS,              - Ibn      Water mass in cold legs                        l CL3WMS, CL4WMS -                                                                        '
61      Cold Leg              CLIVMS, CL2VMS,                Ibm      Vapor mass in cold legs                        !
CL3VMS, CL4VMS 62 '    ADS and break          BRKSTIR ADS 13TIR,'            lbm    Total discharged mass for ADS 1-3,            i ADS 41TIR, ADS 42TIR                    ADS-4s, and break                              !
63 -    ADS and break          BRKTIVF, AD13TIVF,            Ibm -  Totalintegrated vapor flow for ADS AD41TIVF, AD42TIVF                    and break 64'      ADS and break          BRKTILF, AD13TILF,            Ibm    Total integrated liquid flow for ADS AD41TILF, AD42TILF                    and break                                        l
                                    '65'      ADS and break          ADS 13SLR,                Ibm /sec. Steam flow out ADS 13 ano 4                      i L                                                                      ADS 41SLR, n                                                                      ADS 42SLR I                                    -66        ADS and break          ADS 13SLR,-                Ibm /sec. Liquid flow out ADS 1-3 and 4
'                                                                      ADS 41SLR, ADS 42SLR                                                                              l l                                      67      ADS and break          BRKSSLR                    lbm/sec. Steam flow out of break                        l g                                  " 68        ADS and break - BRKSSLR                          Ibm /sec. Liquid flow out of break 69      ADS and break          BRKSPEI, ADS 13EI, .          Btu      Integrated fluid energy for ADSl-3, ADS 41EI, ADS 42EI                    ADS 4, and tbc break p                                                                                                                                                      .
t                                      70 -    Mass Balance .        TOTMASS                      lbm      Total system mass inventory 71      Mass Balance          PRIMMASS,                    Ibm      Measured pnmary system inventory and PRIMASS2                              value from mass balance -                      !
;                                      72      Mass Balance          MERROR                        Ibn      Mass Balance Error b                                  ,: 73i                            MIN. MOUT, Mass Balance                                        Ibm      Integrated mass flow in and out of                ,
SRCMASS -                              prunary system 2 source mass 174        Energy Balance        VARIOUS                      Btu      Components of energy balance s
y' e'Q inW1734 52.aos:lb-073195                                    5.2.2-12                                          REVISION: 0 4,
a2
 
                                                            ~. .                          .
                                                                                                          .          ~                                  , .                  ,, , ...
                                                                                                                                                                                                                              . .~  . , ~ . ..                        .
: e.  .
                                                                                                                                                                                                                                                                                            . . . - .          . , - ~                . ,
[.                                                                                                                                                                                                                          3
    ...._'[
                    ,"                                                                              1-
: j.                              ,,, . -'                        ' {' ('L[                                                                  ',.;                                                        1 5
                                                                                                              $                                                                _            4                        4 5'
3                            2,'([?                                                                                    :-
a, ,                                          ya.
3-'
                                                      -      ,            4                                                      -          ,
s                                                                                .,-                                                                        i s
  ,a.                                                                                                                                /                <
  ,'' 9;; .
                          '                                                                                                                                                                                                                                                                                          ~
                ,                                  . ,:                -l              ,
r
* s
                                                                                                          . > -              s          ,
4
                            #3              )  'A'.                          ,
                                                                                                                                                                                                                                              /
3      ;                  .;,
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          '3'd    I
                                                                      .--'l w'                                                                                                                                                                                                        .c
_.,e'    ,                                                                                                                      x            ,
                        ,                        1.g                                                                                                                                                                                                                                                    <                                  st u+:          - 2                                                                    ,                                                                                                                  '
: m. r .
        ,      s fm'%
(.9                                            . m3 ,                    1 J.( '.                                          5'-                                                                                                                                                      i 8
    ..                                                            ,          m                                '
                                                                                        ..I',
(i                                                                            a                                                                                                                        y 7,                              ;i;L * '                    ,
3      :. .                '
4
                                        ' , k' )_
c e L                                                                                                                4
                                          ,7                                                                              -
e                                                                                                                                                          t
                                                                                                                                                                                                                                                  '. , f ;
t                                                                                                                                      >
4J-~                                                                                                                                                                                                                                          f THE PLOTS (174) LISTED IN TABLE 5.2.2 ARE NOT
                                                                                                                    , . INCLUDED IN TIDS NONPROPRIETARY DOCUMENT.,.                                                                                                                                                                y
                  '} ^                            , _ _
                                                  ,4      .
6"'                R.ep-s - so                                                                                                                            1                    i t
!W
, ?;.) -
W
    ..o 1
1 1
5' C,
s-
. ,c s..
I
                                                                  ''r
                                                                    .,'    i                                                                                                                                                                                                                                                                0 r
                  .-).-
r                                                  .
u,                                                s-J
.                  ,c 4
L 4
  ..-g.
vf,                    P.                      :. .:wi734 52.noa:16473195.'                                                                                                                                                                                                        REVISION: 0-
                                                                                                                                                  ,                                              . 5.2.2 13'                e L                        ', ,
q                                                                    --
                                  ..<y... w:'
                                                                ~>                                                                          <
n                                                                                                                                                ,j
                              ~
WW'                                            ,.
n                                                                    j<<                                                                                                                                                                                                                                        .
                                                                                                                                                                                -g                                                                                                                                                              1
                                                ,,                                                              .a              ,                e                        ' v e.                                      a,                                      ,  .m,-      ..
 
s T5.2.3 Long-Term Transient
: 'Ihe long term transient covers the transition from IRWST to sump injection and ; provides information on the long-term cooling response of the AP600. For the 2-inch cold leg break, Test SB18, there were L            problems with lastrumentation beyond 14,300 seconds which means the sump injection phase cannot .              l be analyzed.: In this case, the long-term trandent covers the ['                    ]** seconds time frame. 1 By this time, the initial stages of flow from the primary sump have begun via the check valves around          I the main injection valves, but the main sump injection valves have not opened. 'Ihe behavior of the -
Y        , test facility.during this period of the transient is . discussed in this subsection using the plot package detailed in Table 5.2.31. 'Ihese results concentrate on the components of the primary system that -
rema!:1 active during the long-term cooling phase, that is the RV, the hot legs, ADS-4, the sumps and the IRWST.                                                                                                    l
        - 5.2.3.1 Reactor Pressure Vessel and Downcomer Mass Distribution l
: For the long-term transient, the passive core cooling systems must supply sufficient flow to prevent
          ,any overheating of the heated rods. At [                        ]** seconds, the decay heat simulation of the heated rods reduced the power from (                  ]** kW (Figure 5.2.3-1). As seen in Figure 5.2.3-38, there are no significant excursions in heated rod temperatures and therefore sufficient core flow has
        ' been maintained throughout the long-term transient.
        ' The mass of water in the reactor pressure vessel is shown in Figure 5.2.3-25. After an initial decline, the reactor vessel water mass settled at an average value of around [          ]** lbm where it remained
        - until the end~of the analysis. From [                    ]** seconds, oscillations in vessel inventory can be observed. 'Ihese oscillations can be seen in measurements throughout the primary circuit and they are -
discussed further in Section 6.1.3.
          'The core water mass and collapsed-liquid level are shown in Figures 5.2.3-28 and 5.2.3-29. During
        . the analysis, the core remained near water-solid with only a low level of boiling (Figure 5.2.3 36).
The level at which the core fluid reached saturation temperature was around 45 inches for the period T          of the analysis (Figure 5.2.3-34). Figure 5.2.3-29 shows that at the end of the analysis, the effect of the botter water arriving from the sump was detected as a decreased core collapsed liquid level.
The collapsed-liquid level in the upper plenum region is shown in Figure 5.2.3-32. During the period
*      . before sump injection began, the collapsed-liquid level in the upper plenum remained at the top of the hot legs. Following the start of the influx of hot water from the sumps, the level dropped to the
        . middle 'of the hot legs.-
The mass of fhtid'and collapsed-liquid level in the RV downcomer are shown in Figures 5.2.3 26 and 5.2.3-27l Before sump injection begins the collapsed-liquid level in the downcomer is at the level of
                ~
the center of the co'd legs. By the end of the analysis, the effect of the initial stages of sump injection cause the downcomer collapsed-liquid level to fall to the hot leg elevation.
myomims52 o inson195                                  5.i3-1                                          REVIstoN: 0
              .t
 
                                    ~
                          ~  \
d                            N
{
b.
                                                        ~
I5.2.3.2 Loop Mass Distribution LAs"discusse'd, the long term cooling phase of the transient shows that 'there is a low level of bdiling in the upper regions of the core. - However, analysis of the long-term transient is not detailed enough to
      ,                                track the behavior of this steam; 5.233 ~ Mass FJected from the Primary System cThe integrated mass flow out of the primary system via the ADS systems and the break arc shown in' TFigure 5.23 43. By the end of the analysis, [ .            ]*# Ibm of water has flowed out of the pilmary system.- It can be seen that during the long-term cooling phase of the transient, the only significant :
                                              ~
                                    ~ out flow is through thel ADS stage 4 valves with a small apparent flow through the break. The -
apparent break flow'does not represent a flow out of the primary system, but indicates continued '-
                                  ~ interaction between the break separator and the sump. The most marked manifestation of this interaction is at.1300 seconds when the primary sump begins to overflow into the' secondary sump.
This causes oscillating flow indications in the liquid flow out of the break separator. This is .
confirmed by Figures 5.23-44 to 5.23-45 which show the flows through the ADS and break. - During the sump injection phase of the transient, outflow was in the form of liquid out of the ADS stage 4'
                                  ' valves. Water flowed 'through each of these at an average rate of [ ' ]"# lbm/sec. There was no measurement recorded from the vonex meters to show steam escaping'from the system via ADS-4.
                                  . However, as discussed in Section 6.13,it is believed that steam is leaving the system by this route.                      ;
                                  . At approximately [            ]*' seconds into the transient, the level in the primary sump j
[                                  . (Figure 5.2314) reached the point at which overflow to the secondary sump occurred. At that time, there was [          ]"# lbm of water collected in the primary sump. From the beginning of primary sump overflow to the end of the analysis [          ]"# lbm of water was transferred to the secondary sump.
5.2.3.4 Mass Injected to the Primary System l
r                                  'Ihe total DVI lim. flow, Chfl flow and IRWST flows are shown in Figures 5.23-6 and 5.23-7, and                      ,
l te flow fem the primary sump is shown in Figure 5.23-19. It can be seen that from around [
                                                ' ]*# seconds, there is a contribution to the DVI flow from the CMTs, as they finish their post                l
[                                  refill draindown.
                                  - During the presump injection phase of the transient, the IRWST flow proceeded at a gradually reduced
;                                  l rate, with the effect of the primary system oscillations superimposed. At [              ]*# seconds, flow
                                ' from the primary sump began through the check valves around the main injection valves. At the end                          1 of the analysis, the level in the IRWST tank fell to [ ]"# inches, which is above the level at which
                                                        .                                                                                                    l
                                . the primary sump injection valves open.                                                                                    l
  . ( } . l[II
(;                              ,  m:hp600(1734w-52.saa:24r13195 '                        5.23-2                                      REVISION: 0 l-        t                            i L
V,                          n                              -.                                      -,                                -,        ,,
 
l
                                '    ,                                                                                                  I t
5.2.3.5. Mass Balance
                                                                          ~
Figure 5.2.3-46 shows the v'ariation in the total ' system mass . inventory during the entirety of Test SB18. Following the short-term transient, total inventory increased by [ :]'*# lbm to -                        -
X              L approximately [i ']'btibm above the~ initial value at the time' sump injection around the main valve started. ~ %e initiation of sump injection led to [ -        ]'6# lbm increase in inventory. . Due to the El oss ofinstrumentation, analysis of the long-term transient did 'not continue enough to determine E whether any inventory was lost as steam.
r -
The mass-balance calculation described in Section 5.2.2-5 was performed for the entirety of the transient,' and the results are presented in Figures 5.2.3-47 to 5.2.3-49.' From 3000 to 13,600 seconds
                  - the error remained between
* 100 lbm.''Following the overflow from the primary to secondary sump, the error increases.' De complete interaction between the break separator, sumps and cold legs has not
:bcen fully investigated at this stage.
5.2.3.6 Energy Salance Figure 5.2.3-50 shows all the energy components in the heat balance for the system during' the long-
                  ' term cooling (LTC) phase. He LK phase for this test was abbreviated because ofinstrumentation
                  . problems. During this phase, the heated rod bundle power was the dominant heat input to the system.
The steam generator heat transfer ended during the LOCA phase and did not contribute to the overall energy balance during the LTC phase. Thus, for the LTC phase, the active components in the overall-                  :
energy balance are the rod bundle power, the change in the fluid internal energy, the change in the metal internal energy, and ambient losses, and the steam exhaust from the control volume.
l De fluid energy in the control volume increased steadily until sump injection began [(approximately
                  - 15,000 sec.))'*#. At that time, the fluid throughout the system approached saturated conditions, and the rate of increase was lower. At the same time, the metal mass temperatures increased as the primary system temperature increased. Also, the ambient losses increased slightly as the control volume temperatures increased.
The steam component of the ADS stage 4 flow was lost from the control volume from the actuation of ADS-4. For times subsequent to the LOCA phase, this quantity is essentially zero, as measured by the vapor flow meters. It is concluded that the vapor flow meters in the ADS-4 separators did not me'asure the relatively small steam flow rates accurately, and this accounts for the energy balance
                - deficit.
: mAap600Ll734w-52.aoa:Ib 073195 :
,                                                                      5.2.3-3                                      REVISION: 0        1 1
2
 
TABLE 5.231 OSU TEST ANALYSIS PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.23 LONG TERM TRANSIENT Plot No. Component          Variables        Units -                        Description                ,
.              1    RV              RVPWR                    kW-      Core power 2    Primary sump    TSMPil, TSMP12            T      Sump injection line temperatures
              ~3    DVI            TDVIL1, TDVIL2 -          T      DVI line temperatures 4-  RV              101DC T02DC,              T      Water and saturation temperatures in          s T03DC, STOIDC                      downcomer 5-  RV --          TOIRV, 'ID8RV.            .T        Core inlet / outlet temperature, ST08RV -                          saturation temperature 6    DVI l          WWTDVILli            Ibm /sec. Total flow in DVI 1 and individual WWTIRWII,-                          components WOUTACCl, WWTIRWI3 DVI.2          WWTDVIL2,            ihm/sec. Total flow in DVI.2 and individual W%TIRW12, -                        components WOlJTACC2, WWTIRWI4 8'  CMT            CLDP 502, CLDP.507        in.      Collapsed liquid levelin CMTs 9    CMT            CLDP.509, CLDP510          in.      Level CL-CMT balance lines 10    IRWST          IRWST                    lbm      Mass of fluid in IRWST 11    IRWST          CLDP 701                  in. Collapsed liquid levelin IRWST 12    IRWST          UIRWST                    Btu      Fluid energy in IRWST tank 13    Pnmary sump    AMPSMP                  lbm        Pnmary sump mass 14    Pnmary sump    CLDP-901                  in. Pnmary sump level 15    Pnmary sump    UPSMP                    Blu      Pnmary sump fluid energy 16    Secondary      AMSSMP                  lbm      Secondary sump mass aump 17    Secondary      CLDP-902                  in. Secondary sump level sump 18    Secondary      USSMP                    Btu      Secondary sump fluid energy sump 19    Pnmary sump    WSTSMPLT,            Ibm /sec. Primary sump steam and liquid injection rate WWTSMPIT                        i                                              ,
20    Primary sump  MISMPil, MISMPI2,        Ibm -    Integrated pnmary sump and IRWST flows MISMPIT 21    SG            MSSGIPI, MSSGIP2,        Ibm      Mass of fluid in SGs primary side MSSGOPI, MSSGOP2                  Inlet / outlet plena 22    Surge line    PLM                      lbm      Fluid mass in surge line
        . mMp600(m4+52.aoo:tt4D195                    5.2.3 4                                          REVISION: 0
  --  __x-_____-___
 
                                                      ' TABLE 5.2.31 (Continued)
OSU TEST ANALYSIS PLOT PACKAGE FOR SECTION 5.2.3 LONG-TERM TRANSIENT -
Plot No. Component              Variables          Units                      Description 23-  Surge line        CLDP-602                      in. Collapsed liquid level in surge line 24    Surge line        UPSL                        Btu    Fluid energy in surge line 25    RV                MWRV                        lbm    Total fluid mass in RV g
26    RV                DCM                        Ibm    Buid mass in downcomer 27    RV                  LDP01DC                      in. Collapsed liquid level in downcomer compared to various reference elevations 28    RV                MWO3RV                    lbm    Fluid mass in core region 29    RV                LDP03RV                      in. Collapsed liquid level in core 30    RV                RVXVFO                              Core exit void fraction 31    RV                RVXQO                              Core exit quality 32    RV                LDP06RV                      in. Collapsed liquid level in the upper plenum
                ' 33    RV                MWO8RV                      lbm    Fluid mass in the upper head 34    RV                RVXE                          ft  Level of Tsat line 35    RV                RVPab, RVPbl,              kW      Heated rod power above and below Tsat RVPWR                              level and total 36    RV                RVRXV                    lbm/sec. Core steam generation rate 37    RV                RVTMRI                  lbm/sec. Calculated core flow 38    RV                                              'F  Maximum clad temperature, saturation temperature and delta
                                                                                                                            ]
39    Hot leg            MWHL1, MWHL2              lbm    Wa:er mass in bot legs                        '
40    Hot leg            MVHL1, MVHL2              lbm    Vapor mass in bot legs                        )
-                41    Cold leg          CLIWMS, CL2WMS,            Ibm    Water mass in cold legs
,                                          CL3WMS, CL4WMS                                                                    i 42    Cold leg          CL1VMS, CL2VMS,            Ibm    Vapor mass in cold legs CL3VMS, CL4VMS                                                                    ;
;.                43    ADS and break BRKSTIR, ADS 13TIR,            Ibm    Total discharged mass for ADS 1-3, ADS-4s, ADS 41TIR, ADS 42TIR              and break                                      i 44    ADS and break ADSl3SLR,                    Ibm /sec. Liquid flow out ADS 1-3 and 4                  ;
ADS 41SLR, ADS 42SLR
        =                                                                                                                    i 45    ADS and break BRKSSLR                      Ibm /sec. Liquid flow and total flow out of break        l 46    Mass balance      TOTMASS                    lbm    Total system mass inventory 47    Mass balance      PRIMMASS,                  Ibm    Measured pnmary system mass and valve          !
PRIMASS2                          from mass balance                              j 48    Mass balance      MERROR                    Ibm    Mass balance error
(
49    Mass balance      MIN, MOUT,                Ibm    Integrated mass flow in and out of primary    l SRCMASS                            system and source mass                        j
              .50      Energy balance    Various                    Btu    Components of energy balance                  !
m$ap600(1734w-52.non:lt>073195                      5.2.3-5                                          REVISION: 0 3
 
3j                      i                        y                        f                                          '- ,        e :- -
                        .._d-w ,.                                                                .                                                                                    ,
      > gy:.              .-
                                                                                                                                                                                          =
                                                                  -,4. :--                      ..l'1 t
p                                            ,                                                - -
                                                                                                                                                              +
5                              #-                                                                  ,
  <+,                  , ,                                                                                                                                                                                                      .
: i. .-
_ ;                                                            6                                            E
                                                                                                              '1
(
A 1[                                                    g                                                                                  q
                          /*                                      f 4
                                                                                          .                    4.;c e
6 f
s
                                                                                                                                                                                                                                    -)
2 A
              ',\' i ;-
              ;                                                                '} -                                                                                                                                -
i                                          A 7                                                                                                  4
                                                                                                      -, L.,-                                                                                                                            ,
                                                                                                                                                - Tile PLOTS (150) LISTED IN TABLE 5.2.3 ARE NOT
                                                                                                                                            - INCLUDED IN THIS NONPROPRI}}

Latest revision as of 11:54, 13 December 2024

AP600 Low-Pressure Integral Sys Test at Oregon State Univ Test Analysis Rept
ML20091N300
Person / Time
Site: 05200003
Issue date: 07/31/1995
From:
WESTINGHOUSE ELECTRIC COMPANY, DIV OF CBS CORP.
To:
Shared Package
ML20091N282 List:
References
WCAP-14293, NUDOCS 9508310112
Download: ML20091N300 (354)
v • d • e


Text

Retrieved from "https://kanterella.com/w/index.php?title=ML20091N300&oldid=4335014"