With the coming of Generation IV systems, there is a need for thermal-hydraulic codes to model such advanced reactors. Codes for High Temperature Gas-cooled Reactors (HTGRs) already exist, but often suffer from insufficient validation and little user experience. Therefore, some existing codes created for Light Water Reactors are updated with HTGR related features. In this study, the feasibility of providing the TRACE thermal-hydraulics code with those features is analysed. Two models were used, one of a pebble bed core, one of a prismatic block reactor. For this purpose the effective conductivity test of the High Temperature Test Unit was taken as a benchmark for the pebble bed core. For the prismatic block reactor a model of the GEMINI+ reactor was created. This would allow to simulate not only steady state, but also Depressurised Loss of Forced Cooling scenarios. For both models the effective conductivity is known to play a major role and, consequently, a model to incorporate such feature was developed and implemented within TRACE's control system module. Results show that TRACE has a good potential for HTGR simulation, but currently available models still provide unstable solutions. It is concluded that TRACE needs additional adjustments in order to be employed for HTGR safety analyses in the future. / Med fjärde generationens system på ingång, finns det ett behov av termisk-hydrauliska koder för att modellera sådana avancerade reaktorer. Koder för gaskylda högtemperaturreaktorer (HTGR) finns redan, men lider ofta av otillräcklig validering och liten användarupplevelse. Därför uppdateras vissa befintliga koder som skapats för lättvattenreaktorer med HTGR-relaterade funktioner. I denna studie analyseras möjligheten att tillhandahålla TRACE termisk-hydraulisk kod med dessa funktioner. Två modeller användes, den ena av en pebble-bed reaktor, den andra av en prismatisk blockreaktor. För detta ändamål togs det effektiva konduktivitetstestet för högtemperaturtestenheten som ett riktmärke för pebble-bedens härd. För den prismatiska blockreaktorn skapades en modell av GEMINI+-reaktorn. Detta skulle göra det möjligt att simulera inte bara steady state, utan även scenarier med trycklös förlust av forcerad kylning. För båda modellerna är den effektiva konduktiviteten känd för att spela en stor roll och följaktligen utvecklades och implementerades en modell för att införliva en sådan funktion inom TRACEs kontrollsystemmodul.. Resultaten visar att TRACE har en god potential för HTGR-simulering, men för närvarande tillgängliga modeller ger fortfarande instabila lösningar. Slutsatsen är att TRACE behöver ytterligare justeringar för att kunna användas för HTGR-säkerhetsanalyser i framtiden.

In this thesis, an innovative coarse grid CFD approach is developed that aims toexploit the capabilities of sub-channel codes and CFD methods while overcoming theirlimitations. In the approach, a very coarse mesh is implemented in the CFD softwareOpenFOAM and a new wall treatment, based on the traditional concept of the wallfunction, is applied to the wall boundary conditions of the domain to take into accountthe low resolution of the grid which does not allow to effectively capture the effect of thesolid walls on the thermo-hydraulics of the flow. To investigate the performance of thenew approach, the method is implemented first in three simple test cases for whichthe sub-channel codes are the state-of-the-art thermo-hydraulic analysis since theyare single-phase flow problems in which there are no prevailing 3D flow conditions.An additional test case representing a 2x2 fuel bundle with three full-length rods andone half-length rod is investigated to verify the behavior of the new approach in caseswhere secondary flows are present. The results for the pressure fields are comparedwith the analytical pressure profiles for the four test cases that well represent the onesthat would be obtained with sub-channel code analysis, while the results for the wallshear stresses obtained in the four test cases are compared with the ones obtained witha more refined mesh in which the traditional wall function approach is implementedsince they should be the best estimation of the actual wall shear stresses at the walldomain. For the first two cases, the developed approach produces reasonable resultswith a good agreement to the analytical pressure profiles while the other two testcases show that the methodology has a limited applicability and, before proceedingwith the extension of the new approach to single-phase problems with 3D prevailingphenomena and two-phase problems, it is necessary to solve the issues that emerge forsome types of cases. / I denna avhandling utvecklas en innovativ CFD-metod med grovt rutnät som syftar till att utnyttja kapaciteten hos underkanalskoder och CFD-metoder och samtidigt övervinna deras begränsningar. I metoden implementeras ett mycket grovt nät i CFD-programvaran OpenFOAM och en ny väggbehandling, baserad på det traditionella konceptet med vägg väggfunktion, tillämpas på domänens vägggränsvillkor för att ta hänsyn till den låga upplösningen av nätet som inte tillåter att effektivt fånga effekten av de solida väggar på flödets termo-hydraulik. För att undersöka prestandan hos den nya tillvägagångssättet implementeras metoden först i tre enkla testfall för vilka subkanalskoderna är den senaste termo-hydrauliska analysen eftersom de är enfasflödesproblem där det inte finns några rådande 3D-flödesförhållanden.Ett ytterligare testfall som representerar ett 2x2 bränsleknippe med tre fullängdsstavar och en halvlång stav undersöks för att verifiera beteendet hos den nya metoden i fall där sekundära flöden förekommer. Resultaten för tryckfälten jämförs med de analytiska tryckprofilerna för de fyra testfall som väl representerar de som som skulle erhållas med kodanalys av underkanalen, medan resultaten för väggskjuvspänningarna skjuvspänningar som erhållits i de fyra testfallen jämförs med de som erhållits med ett mer förfinat nät i vilket den traditionella väggfunktionsmetoden är implementerad eftersom de bör vara den bästa uppskattningen av de faktiska väggskjuvspänningarna vid väggens domän. För de två första fallen ger den utvecklade metoden rimliga resultat med en god överensstämmelse med de analytiska tryckprofilerna medan de andra två visar att metoden har en begränsad tillämplighet och, innan man går vidare med utvidgningen av den nya metoden till enfasproblem med 3D-fenomen och två fenomen och tvåfasproblem, är det nödvändigt att lösa de problem som uppstår för vissa vissa typer av fall.