Моделирование внутрикорпусной стадии запроектной аварии и создание программного комплекса для анализа безопасности водо-водяных энергетических реакторов

Моделирование внутрикорпусной стадии запроектной аварии и создание программного комплекса для анализа безопасности водо-водяных энергетических реакторов

Автор: Киселев, Аркадий Евгеньевич

Автор: Киселев, Аркадий Евгеньевич

Шифр специальности: 05.14.03

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2004

Место защиты: Москва

Количество страниц: 352 с. ил.

Артикул: 2752569

Стоимость: 250 руб.

Моделирование внутрикорпусной стадии запроектной аварии и создание программного комплекса для анализа безопасности водо-водяных энергетических реакторов  Моделирование внутрикорпусной стадии запроектной аварии и создание программного комплекса для анализа безопасности водо-водяных энергетических реакторов 

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА
ВНУТРИКОРПУСНОЙ СТАДИИ ЗАПРОЕКТНОЙ АВАРИИ ВВЭР.
1.1 Основные физические процессы при запроектной аварии ВВЭР с тяжелым повреждением активной зоны
1.2 Физикохимические процессы в твэлах при тяжелых авариях.
1.2 1 Подходы к моделированию окисления коррозии оболочек твэлов.
1.2.2 Назначение модулей.
1.2.3 Окисление и процессы эвтектических взаимодействий в циркониевых
элементах конструкции а.з. РУ при Т К
1.2 4 Окисление и процессы взаимодействия с оксидами 2 и расплава
0 при Т К
1.2.5 Структура данных и описание некоторых алгоритмов модулей и I.
1.2.6 Свойства материалов
1.3 Окисление стальных конструкций.
1.4 Механическое разрушение оболочек твэлов, двойное окисление, влияние
разрушения на скорость окисления
1.5 Плавление и перемещение материалов а.з. и ВКУ на различных этапах развития
запроектной аварии
1 5 1 Влияние образования низкотемпературных эвтектик и плавления элементов
конструкции активной зоны на динамику протекания тяжелой аварии.
2 Ранняя стадия стекания расплавленных материалов
1.5.3 Поздняя стадия разрушения а.з. и ВКУ
1 6 Свойства газового зазора в твэле
1.7 Теплообмен излучением в а.з. и ВКУ реакторной установки.
1.7.1 Методика моделирования теплообмена излучением.
1.7.2 Расчет коэффициентов переизлучения для различных типов поверхностей.
1.7.3 Моделирования выноса энергии излучением из а.з. РУ в приближении
большой зоны.
1.7.4 Моделирование переизлучения расплава в а.з. с учетом возможного
образования корок
1.7.5 Результаты тестирования модуля обмена энергии излучением
Удержание расплава в НКС и разрушение корпуса реактора
1.8 1 Основные требования к моделям и алгоритмам
1.8.2 Постановка задачи теплопроводности
1. Моделирования обмена энергии излучением.
1.8.4 Моделирование плавления и теплопереноса в неоднородном материале
1.8 5 Модель конвективного теплообмена в расплаве.
1.8.6 Верификация модели конвекции в расплаве.
7 Методика задания расчетной модели ИКС для анализа поздней стадии тяжелой
аварии ВВЭР кодом ГЕФЕСТ
1.8.8 Тепловые взаимодействия в ИКС на разных стадиях развития аварийного
процесса
Глава 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАПРОЕКТНОЙ АВАРИИ ВВЭР С ПЛАВЛЕНИЕМ АКТИВНОЙ ЗОНЫ И ВЫХОДОМ РАСПЛАВА ЗА ПРЕДЕЛЫ КОРПУСА РЕАКТОРА. 5 2 1 Современное состояние методологии детерминистского анализа ЯЭУ.
2.1.1 Структура современных кодов.
2.1.2 Зарубежные коды.
2.1.3 Отечественные расчетные средства
2 2 Методология моделирования тяжелых аварий ВВЭР и комплексный подход к
разработке программного комплекса улучшенной оценки.
2.3 Теплогидравлика первого и второго контуров РУ краткая характеристика кода
РАТЕГ, принципы организации вычислений.
2.4 Моделирование процессов в а.з. и ВКУ реакторной установки на различных этапах
развития аварийного процесса внутренняя организация взаимосвязей между отдельными физическими моделями пакета СВЕЧА
2.5 Взаимодействия теплогидравлических процессов и физикохимических процессов в
материалах РУ на начальной стадии запроектной аварии принципы взаимодействия кодов РАТЕГ и пакета программ СВЕЧА
2.6 Взаимодействие теплогидравлических процессов в РУ и процессов разрушения элементов конструкции а.з. с процессами в НКС на стадии выпадения расплава принципы
взаимодействия объединенного комплекса РАТЕГ СВЕЧА с кодом ГЕФЕСТ.
2 7 Базы данных по свойствам материалов
2 8 Технология параметризации РУ, входные и выходные файлы комплекса, интерфейс
пользователя.
2.9 Общие сведения о программном комплекс РАТЕГСВЕЧАГЕФЕСТ.
Глава 3 ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА.
3.1 Матрица верификации отдельных физических моделей пакета СВЕЧА программного комплекса.
3.2 Моделирование окисления циркониевых оболочек твэлов
3.2.1 Результаты моделирования прецизионных изотермических экспериментов по
окислению 4.
3.2.2 Окисление в условиях взаимодействия материалов оболочки твэла с 2 топливной таблеткой
3.2.3 Моделирование экспериментов по окислению сплава .
3.2 4 Обобщенные результаты моделирования окисления оболочек твэлов.
3.3 Растворение 2 и 2 расплавом материалов оболочки твэла.
3.4 Моделирование механического поведения оболочек твэлов
3.4 1 Моделирование деформирования оболочек твэлов при разогреве в нейтральной
среде и в присутствии водяного пара эксперименты
3.4.2 Моделирование деформирования и разрушения оболочек твэлов при разогреве
в присутствии водяного пара эксперименты .
3.4.3 Моделирование деформирования и разрушения оболочек твэлов при
постоянном давлении и температуре ОКБ Гидропресс г
3.5 Моделирование окисления нержавеющей стали
3.6 Верификация программного комплекса на данных внереакторного интегрального
эксперимента
3.6.1 Задачи эксперимента и основные моделируемые физические явления
3.6.2 Описание установки и сценария проведения эксперимента.
3.6.3 Расчетная модель установки
3.6.4 Анализ результатов моделирования
3.7 Верификация программного комплекса на данных внереакторного интегрального
эксперимента .
3.7.1 Задачи эксперимента и основные моделируемые физические явления
3.7.2 Описание установки и сценария проведения эксперимента.
3.7.3 Расчетная модель установки
3.7 4 Анализ результатов моделирования.
3.8 Верификация программного комплекса на данных интегрального эксперимента
В9.
3.8.1 Задачи эксперимента и основные моделируемые физические явления.
3.8.2 Описание установки и сценария проведения эксперимента.
3 8 3 Расчетная модель установки
3.8.4 Анализ результатов моделирования
3.9 Верификация программного комплекса на данных интегрального эксперимента РВБ ББО .
3.9.1 Задачи эксперимента и основные моделируемые физические явления
3.9.2 Описание установки и сценария проведения эксперимента.
3 9 3 Расчетная модель установки
3.9.4 Анализ результатов расчетов.
3 Обобщенные результаты верификации.
Глава 4 АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В АКТИВНОЙ ЗОНЕ РЕАКТОРА ВВЭР ПРИ ТЯЖЕЛЫХ АВАРИЯХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА РАТЕГСВЕЧ АГЕФЕСТ.
4.1 Описание расчетной схемы РУ ВВЭР для программного комплекса
РАТЕГСВЕЧ.АГЕФЕСТ.
4.1.1 Гидравлические элементы модели реактора.
4.1.2 Тепловые элементы модели реактора.
4.1.3 Моделирование НКС.
4.1.4 Пегли первого контура.
4.1.5 Компенсатор давления
4.1.6 Система аварийного газоудаления.
4.1.7 Моделирование гидроемкостей.
4 1.8 Второй контур.
4.1.9 Узлы течей
4 2 Методика моделирования основных физических процессов для сценариев тяжелых
аварий, инициированных течью из первого контура.
4.3 Методика получения начальных и граничных условий
4.3.1 Методика получения стационарного состояния РУ.
4.3.2 Перечень граничных условий моделируемого аварийного процесса
4 4 Анализ результатов моделирования аварии Ду с полным обесточиванием
4.4.1 Протекание аварии в пределах проектных параметров.
4.4.2 Деградация активной зоны
4.4.3 Выход расплава на днище корпуса реактора и разрушение корпуса.
4.4 4 Интегральные характеристики по выходу массы и энергии.
4.4.5 Сопоставление с результатами моделирования по кодам ЗСОАРКЕЬАР и
МЕ1ХЖ.
4.5 Анализ результатов моделирования аварии Ду6 с полным обесточиванием
4.5.1 Протекание аварии в пределах проектных параметров
4.5.2 Деградация активной зоны.
4.5 3 Выход расплава на днище корпуса реактора и разрушение корпуса
4.5 4 Интеральнье характеристики по выходу массы и энергии.
4.5.5 Сопоставление с результатами моделирования по кодам ЗСОАРЯЕЕАР и
МЕЬСОЯ.
4.6 Обобщенные результаты расчегов тяжелых аварий
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературных источников


Соответствующая конфигурация материальных слоев с использованием принятых выше обозначений представлена на рисунке 2. По мере насыщения кислородом системы топливооболочка общая конфигурация, показанная на рисунке 2, меняегся. Сначала, по мере обогащения оболочки кислородом, поступающим как из окружающей среды, так и из топливной таблетки, начинает быстро уменьшаться, а затем и полностью исчезает слой исходного материала оболочки за счет роста оксида и слоев циркония, обогащенных кислородом. Далее продолжающееся окисление приводит к постепенному превращению обогащенных кислородом альфаслоев циркония в оксид На завершающей стадии процесса происходит полное доокисление возникших в ходе взаимодействия между топливом и оболочкой эвтектических слоев. Характерная последовательность изменений представлена на рисунке 3. Конечным результатом такого взаимодействия является образование вокруг частично растворенной таблетки полностью окисленной керамической оболочки смешанного состава. Для примера на рисунке 4 приведен качественный вид распределения концентраций кислорода для трех слоев, как правило, возникающих в условиях внешнего окисления оболочек твэла. V г, 0 скорость смещения несжимаемой решетки циркония ого слоя. Уравнение 3 есть классическое уравнение непрерывности для кислорода закон Фика Уравнение 4 есть прямое следствие уравнения непрерывности для циркония, отражающее несжимаемость его кристаллической решегки. Заметим, что перенос кислорода в слое происходит как за счет диффузии атомов кислорода по кристаллической решетке циркония, так и за счет движения слоя как целого. Для полноты системе уравнений 3 5 требуется задание условия сшивки потоков на внешней и внутренней границах системы слоев и на границах между слоями. Введем для обозначения положения границ между слоями дополнительную переменную радиус соответствующей границы. Схематично на рисунке 5 изображены два слоя, имеющие границу раздела потоки кислорода в них, молярные плотности урана и циркония и концентрация кислорода. Точное решение системы уравнений 3 8 позволяет найти профили концентраций кислорода, потоки кислорода и соответствующее движение границ между слоями. Однако такое решение требует существенных вычислительных мощностей, так как предполагаег решение системы из трех уравнений в частных производных для каждого слоя с учетом граничных условий 6 8 . Поэтому при реализации описанной диффузионной модели в модуле дополнительно был введен ряд упрощающих предположений. Эти упрощения, с одной стороны, позволили сохранить требуемую детальность моделирования, а с другой стороны, позволили обеспечить достаточную простоту и быстродействие, требуемые для практических приложений модуля в составе кодов улучшенной оценки. Прежде всего, отметим, что в большинстве приложений и, в частности, при анализе запроектных аварий, достаточно иметь подробную информацию только о положении границ между слоями для оценки степени растворения топливной таблетки, окисления оболочки, количества и скорости генерации выделившегося водорода. Движение границ определяется уравнениями 6 8 . Это уравнения в обыкновенных производных и их численное решение не представляло бы серьезной математической проблемы, если бы были известны потоки кислорода справа и слева от границы В полной постановке диффузионной задачи граничные потоки i быть рассчитаны после решения системы уравнений 3 5 и восстановления профиля концентрации кислорода внутри каждого слоя. В работе показано, что для большинства практических приложений точное решение системы уравнений 3 5 можно без особой потери точности заменить приближенными оценками профиля кислорода внутри слоя и, соответственно, приближенными оценками величины потоков кислорода на границах слоев. Такая оценка позволяет существенно упростить математическую постановку решение системы уравнений в частных производных 3 8 сводится к решению системы уравнений в обыкновенных производных 6 8 , величины потоков на границах между слоями оцениваются с использованием дополнительных упрощающих предположений.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.361, запросов: 237