ML19031A098

Supplement to the July 1977 Report, Pressure Mitigating Systems Transient Analysis Results

ML19031A098
Person / Time
Site:	Salem
Issue date:	09/30/1977
From:	Westinghouse Electric Corp
To:	Office of Nuclear Reactor Regulation, Westinghouse Owners Group
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SUPPLEMENT TO THE JULY 1977 REPORT PRESSURE MITIGATING SYSTEMS TRANSIENT ANALYSIS RESULTS Prepared by WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION FOR THE WESTINGHOUSE OWNERS GROUP ON REACTOR COOLANT SYSTEM OVERPRESSURIZATION September 1977

SUPPLEMENT TO THE JULY 1977 REPORT PRESSURE MITIGATING SYSTEMS TRANSIENT ANALYSIS RESULTS Prepared by WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION FOR THE WESTINGHOUSE OWNERS GROUP ON REACTOR COOLANT SYSTEM OVERPRESSURIZATION September 1977

TABLE OF CONTENTS I.

SUPPLEMENTARY LOFTRAN HEAT INPUT RESULTS A.

SETPOINT OVERSHOOT VARIATION WITH RELIEF VALVE OPENING TIME PAGE B.

SETPOINT OVERSHOOT VARIATION WITH RELIEF VALVE 8

SETf>OINT C.

SETPOINT OVE&SHOOT VARIATION WITH NORMALIZED STEAM GENERATOR UA 14 D.

SETPOINT OVERSHOOT VARIATION WITH REACTOR COOLANT 27 SYSTEM TEMPERATURE 11.

INSTRUCTIONAL GU I DE FOR OVERSHOOT DETERMINATION 31 A.

GENERAL 31 B.

PROCEDURES 33 C.

ILLUSTRATIVE EXAMPLES 34

1.

2.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE l:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RELIEF VALVE SETPOINT AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE ILLUSTRATIVE EXAMPLE 2:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RCS VOLUME AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE

3.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 3:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RELIEF VALVE SETPOINT AND RCS VOLUME WITHIN GENERIC ENVELOPE

4.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 4:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RCS VOLUME WITHIN GENERIC ENVELOPE

5.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 5:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE ii PAGE

. 34 38 42 45 52

6.

REFERENCE ILLUSTRATIVE EXAMPLE 6:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RELIEF VALVE SETPOINT WITHIN GENERIC ENVELOPE iii PAGE 59 66

I.

SUPPLEMENTARY LOFTRAN HEAT INPUT RESULTS A.

SETPOINT OVERSHOOT VARIATION WITH RELIEF VALVE OPENING TIME

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I I.

INSTRUCTIONAL GUIDE FOR OVERSHOOT DETERMINATION A.

General The bounding envelope of LOFTRAN RCS Heat Input overpressurization generic results presented in Section I are not generally applicable to any specific plant of the W Owners Group on RCS Overpressuriza-tion.

To determine a specific relief valve setpoint, a means of interpolating the setpoint overshoot from the generic envelope is required.

Depending on the parameters to be interpolated and the correlation envelope available, separate procedures are required to perform the interpolation.

These procedures, similar in format except for the interpolated parameters and figure classification utilized, are developed for six typical heat input examples, listed below.

E~ample 2

• Setpoint overshoot Parameters to be Interpolated Within Generic Data Envelope Relief Valve Opening Time/

Relief Valve Setpoint Relief Valve Opening Time/

RCS Volume 31 Figure Classification Defining Generic Envelope Correlations (PMAX vs. PSETPOINT)* vs.

Valve Opening Time (PMAX vs. PSETPOINT) vs.

Valve Opening Time

3 4

5 6

Relief Valve Setpoint/

RCS Volume UA(SG Heat Transfer Area)/

RCS Volume UA(SG Heat Transfer Area)/

Relief Valve Opening Time UA(SG Heat Transfer Area)/

Relief Valve Setpoint 32 (PMAX vs. PSETPOINT) vs.

Relief Valve Setpoint (PMAX vs. PSETPOINT)

Normalized UA (PMAX vs~ PSETPOINT)

Norma 1 i zed UA (PMAX vs. PSETPOINT)

Normalized UA vs.

vs.

vs.

B.

Procedures The procedures developed for the determination of setpoint over-shoot ar_e described below for six examples in which specific, typical operating plant parameters are used for interpolation within the operating plant generic data envelope.

The results of the sequential application of each step in the procedure to these parameters is noted.

33

C.

lll~st~ative Examples

1.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 1:

uETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RELIEF VALVE SETPOINT AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE.

To determine setpoint overshoot for a specific relief valve setpoint (S) and relief valve opening time (6t) within the generic envelope, the following interpolation procedure and Figures l and 3 of Section IA are used.

34

2 L

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE l

• 1 nit i al RCS Pressure SG Heat Transfer Area RCS Volume, VRCS Initial RCS Temperature, TRCS RCS/SG llT Relief Valve Opening Time, ll t Relief Valve Setpoint, s Procedure Using Figures Cl and C2 (VRCS = 6000 ft3), determine the setpoint overshoots llP350 and llP400 with valve opening time (lit) equal to 2 seconds and for the initial RCS temperature (TRCS).

For the desired relief valve setpoint, linearly interpolate the setpoint overshoot, llP375,

from llP350 and llP400 using the relationship:

35 300 psig 58,000 f t 2 6,000 cu. ft.

250°F 50°F 2 sec. 375 psig Example Application 0

For TRCS = 250 F and lit=

2 seconds, llP350 = 55.5 psi (Figure Cl) and llP400 =

75.5 psi (Figure C2)

For S : 375 psi3 (V RCS - 6000 ft ),

0 TRCS = 250 F and lit= 2 seconds, llP = 55.5

+ 375-350 (75,5 - 55.5) 50 65.5 psi

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2.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 2:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RCS VOLUME AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE The following interpolation procedure is used to determine setpoint overshoot for a specified RCS volume (VRCS) and relief valve opening time (~t) within the generic envelope.

By way of illustration, the following example heat input parameters, utilizing Figures 3 and 4 of Section I.A are used:

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE 2 Initial RCS Pressure 300 psig SG Heat Transfer Area 58,000 f t 2 RCS Volume, VRCS 10,000 cu.ft.

Initial RCS Temperature, T RCS 250°F RCS/SG flT 50°F Re 1 i ef Valve Setpoint, S 400 psig Re 1 i ef Valve Opening Time, 6t 2 sec.

38

2 Procedure Using Figures C3 and C4 (S = 400 psig}, determine the setpoint overshootsL.P6K and uP 13 K with valve opening time l'.;.t) equal to 2 seconds and for the initial RCS temperature (T RCS).

For the desired RCS volume, linearly interpolate the set-po int overshoot, LP !OK' from LP6K and..:'.iPl3K using the relationship:

39 Example Application 0

For TRCS = 250 F and

.. it = 2 seconds,

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( F i g u re C 3) and 6 P 1 3 K =

57.5 psi (Figure C4).

For VRCS = 10,000 cu.ft.

(S = 400 psig},

TRCS = 2500F and6t = 2 seconds,

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= 65.2 psi

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3.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 3:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN RELIEF VALVE SETPOINT AND RCS VOLUME WITH.IN GENERIC ENVELOPE The following interpolative procedure is used to deter~ine setpoint overshoot for a given relief valve setpoint(s) and RCS volume (VRCS) within the generic envelope.

By way of illustration, the following example heat input parameters, utilizing Figure 9 of Section IA are specified:

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE 3 Initial RCS Pressure 300 psig SG Heat Transfer Area 58,000 f t 2 RCS Volume, VRCS 10,000 cu.ft.

Initial RCS Temperature, TRCS 250°F RCS/SG b.T 50°F Rel i ef Valve Setpoint, S 375 esig Relief Valve Opening Time, 6t 3 sec.

42

2 Procedure For relief valve setpoint(s) equal to 375 psig (. _t = 3 seconds),*determine the setpoint overshoots r6K and. r 13K for the initial RCS temperature (T RCS).

For the desired RCS volume, linearly interpolate the setpoint overshoot,. _plOK' from r6K and. r 13K using the relationship:

p

=

p

• - l OK 6K VRCS - 6000 13,ooo - 6,ooo ( _p6K -, Pl3K) 43 Example Application 0

For TRCS = 250 F, r 6i< = lo l

• 3 psi and P13K = 78.5 ~_l from F i g u re C 5.

For VRCS = 10,000 cu.ft.

( t = 3 seconds), and TRCS = 250°F,

, '_p = 101.3 10,000 - 6,000 7000

= 88.3 psi (101.3 - 78.5)

4.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 4:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RCS VOLUME WITHIN GENERIC ENVELOPE For SG tube heat transfer area different from 58,000 ft 2, the determination of setpoint overshoot is made using a slightly modified version of the Heat Input Instructional Guide for Setpoint/Overshoot Determination prescribed in Chapter 4 of the July 1977 Report (Reference l) and Figures 12 through 23 of Section IA (figures depicting setpoint overshoot variation with normalized steam generator UA).

Setpoint overshoots may be obtained for 1.5 sec and 3 sec relief valve opening times

(~t); for relief valve setpoints (s) equal to 350 psig, 400 psig and 500 psig; and for RCS volumes (VRCS) equal to 6000 cu.ft. and 13,000 cu.ft.

Setpoint overshoot may also be obtained for, t, S and VRCS values within these envelopes, depending on the combination of Figures 12 through 23 of Section IA selected.

11 lustrative Example 4 and subsequent examples will illustrate this interpolative procedure for interpolating.t, S and VRCS" Illustration of the use of the modified interpolative procedure of Chapter 4 of Reference l is provided below for the determina-tion of setpoint overshoot for a specified SG tube heat transfer 45

2 area and RCS volume within. the generic envelope. (Illustrative Example 4).

Figures 12 and 13 of Section IA are used in the procedure for the following example heat input parameters:

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE 4 Initial RCS Pressure 300 psig SG Heat Transfer Area 29,000 f t2 RCS Volume, VRCS 10,000 cu.ft.

Initial RCS Temperature, 1RCS 250°F RCS/SG T

50°F Relief Valve Setpoint, s 350 psig Relief Valve Opening Time, t

3 sec.

Applying the heat inpui procedure:

Procedure For both the 6000 f t 3 and 13,000 ft3 RCS volumes (S = 350 psig), obtain the reference normalized UA (UAGK and UA 13 K) at the initial RCS temperature (TRCS)and relief valve setpoint (S), using Figures C6 and C].

Determine what fraction, f, of 58,000 ft2 constitutes the actual steam generator heat transfer area.

46 Example Application 0

For TRCS = 250 F and S = 350 psig, UAGK = 9* 139 (Figure C6) and UA 13K = 0.222 (Figure C]).

29,000 ft 2/58,ooo ft2 = o.5

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5

.Procedure Multiply both UA6K and UA13K (from Step 1) by f (from Step

2) to obtain new norma 1 i zed UA 1 6K and UA 1 13K values.

For the same isotherm, TRCS' and for UA 1 6K and UA 1 13 K, obtain new setpoint overshoots

.P 1 6K and P1 13K for the 6000 ft3 and 13,000 ft3 volumes from Figures C8 and C9.

For the actual volume, VRCS' linearly interpolate *the set-point overshoot,. P'vRCS' for the new steam generator UA from the relationship:

p*VRCS =. p 16K VRCS - 6000.

(

1 I

. PI

)

7000

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13K 49 Example Application UA 16K = O. 139

• 0.5 = 0.0695 and UA' 13K = 0.222

• 0.5 = ~,

From Figure C8, for TRCS = 250°F, S = 350 psig a.nd UA 16K = 0.0695, P16K = 50 psi.

From Figure C9 0

for TRCS = 250 F, S = 350 psig and UA 1 l3K = 0.111, P

1 l3K = }~_i_.

For VRCS = 10,000 cu.ft.,

P1 6K = 50 psi and P1 13K = 31 psi, p* IOK =

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= 39.2 psi

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5.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 5:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RELIEF VALVE OPENING TIME WITHIN GENERIC ENVELOPE.

The interpolative procedure of Example 5 (modified procedure of Reference 1, Chapter 4) is applied below for the determination of setpoint overshoot for a specified SG tube heat transfer area and relief valve opening time within the generic envelope.

Figures 12 and 18 of Section IA are used in the procedure for the following example heat input parameters:

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE 5 Initial RCS Pressure 300 psig SG Heat Transfer Area 29,000 ft2 RCS Volume, VRCS 6,000 cu.ft.

Initial RCS Temperature, TRCS 250°F RCS/SG. T 50°F Re 1 i ef Valve Setpoint, S 350 psig Relief Valve Opening Time, t

2 sec.

Applying the heat input procedure:

52

Procedure For both the 3 second and 1.5 second relief valve opening times, obtain the reference normalized UA (UA3 and UA 1_5) for the initial RCS temperature (TRCS) and relief valve setpoint (S), using Figures ClO and Cll.

Example Application 0

For TRCS = 250 F and S = 350 psig, UA3 = UA1_5 =0.139 from Figures ClO and Cll.

(VRCS = 6000 cu.ft.)

2 Determine wh2t fraction, f, 29,000 ft2/58,000 ft2 = 0.5 of 58,000 ft constitutes the 3

actual steam generator heat transfer area.

Multiply both UA3 and UA1. 5 (from step l) by f (from Step 2) to obtain new normalized UA~ and UAl. 5

valves, 1

UA1. 5 = 0.139

• 0.5

= 0.0695

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4 5

Procedure For the same isotherm, TRCS' and for UA1 and UA~. 5 obtain new setpoint overshoots f.:.P! and' Pl.s for the 3 second and 1.5 second relief valve opening times, using Figures C12 and C13.

For the actual relief valve opening time,.- t, linearly interpolate the setpoint overshoot, plt' for the new steam generator UA from the relationship:

=

+

t -

1

• 5 3 - l.5 56, Example Application From Figure Cl2, for TRCS =

250°F, S = 350 psig and UA~

l 0.0695,. P3 = 50 psi.

From Figure Cl3, for 0

TRCS = 250 F, S = 350 psig 1

and UA1_5 = 0.0695,

-_pl

= 25 psi

l. 5 For, t = 2 seconds, P1 = 50 psi and 3

l P 1

• 5 = 25 psi,

pl 2 = 25

+ 2 - l. 5 (50 - 25) 3 - l. 5

= 33.4 psi

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RCS/SG AT~ 50°f l~EllEF V/d.VE SET?OIIH.= 350 PSIG

6.

ILLUSTRATIVE EXAMPLE 6:

DETERMINATION OF SETPOINT OVERSHOOT GIVEN SG TUBE HEAT TRANSFER AREA AND RELIEF VALVE SETPOINT WITHIN GENERIC ENVELOPE.

The interpolative procedure of Example 6 (modified procedure of Reference 1, Chapter 4) is applied below for the determination of setpoint overshoot for a specified SG tube heat transfer area and relief valve setpoint within the generic envelope.

Figures 12 and 14 of Section IA are used in the procedure for the following example heat input parameters:

PARAMETERS FOR HEAT INPUT EXAMPLE 6 Initial RCS Pressure 300 psig SG Heat Trans fer Area 29,000 f t 2 RCS Volume, VRCS 6,000 tu. ft.

Initial RCS Temperature, TRCS 250°F RCS/SG /_T 50°F Re 1 i ef Valve Setpoint, S 375 psig Re 1 i ef Valve Opening Time, t

3 sec.

Applying the heat input procedure:

5~

2 3

Procedure For both the 350 psig and 400 psig relief valve setpoints, obtain the reference normalized UA (UA350 and UA400) for the initial RCS temperature (TRCS) and relief valve opening time

( t), using Figures Cl4 and Cl5.

Determine what fraction, f, of 58,000 ft2 constitutes the actual steam generator heat transfer area.

Multiply both uA350 and uA400 (from Step l) by f (from Step to obtain new normalized l

UA350 and l

UA400 values.

60

2)

Example Application For T RCS 0

250 F and.. t

3 seconds, UA350 = UA400 =

O. 139 from Figures Cl4 and Cl5.

(VRCS = 6000 cu.ft.)

29,000 ft2/58,000 ft 2 = 0.5 l

l

0. 139,., 0.5 UA350 = UA4oo =

= 0.0695

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INITIAL PRESSURE = 300 PSIG RCS/SG AT ~ S0°f

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4 5

Procedure For the same isotherm, TRCS' and for UA~ 50 and UA4oo obtain new setpoint l

overshoots/.. P 350 and l

/~P 400 for the 350 psig and 400 psig relief valve set-points, using Figures Cl6 and Cl].

For the actual relief valve setpoint, S, linearly interpolate the setpoint I

l overshoot,L.P5, for the new steam generator UA from the relationship:

/\\

l

\\

l uPS =LP350 s - 3 50

( :\\ p l

/'. p l

)

+ 400 - 350 i:-. 400 -u 350 63 Example Application From Figure Cl6, for TRCS = 250°F, l

t = 3 seconds and UA350 = 0.0695, P~50 = 50 psi.

From Figure Cl7, 0

/

for T RCS = 250 F, L t

• 3 seconds and UAloo = 0.0695,/_ploo = 66 psi.

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+ 400 - 350 66 - 50 58 psi.

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REFERENCE

1.

"Pressure Mitigating Systems Transient Analysis Results,i 1

July 1977.

(Westinghouse Report on RCS Solid Water Overpressurization prepared for the W Owners Group on RCS Overpressurization.)

66

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