Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các cơ sở lý thuyết, tình trạng hiện tại của sự phát triển và triển vọng cải tiến tiếp theo của mã tính toán thủy nhiệt thế hệ mới HYDRA-IBRAE/LM để mô phỏng các hệ thống lò phản ứng nhanh
Tóm tắt
Các cơ sở lý thuyết về sự phát triển của mã tính toán thủy nhiệt thế hệ mới HYDRA-IBRAE/LM được trình bày. Mã này được thiết kế để mô phỏng các quá trình thủy nhiệt xảy ra trong các vòng và thiết bị trao đổi nhiệt của các hệ thống lò phản ứng làm mát bằng kim loại lỏng dưới điều kiện vận hành bình thường, các sự cố vận hành được dự kiến và trong các tai nạn. Bài báo cung cấp cái nhìn tổng quát về các mã tính toán thủy nhiệt hệ thống của Nga và nước ngoài cho việc mô hình hóa các chất làm mát kim loại lỏng và đưa ra lý do cho sự cần thiết phát triển mã HYDRA-IBRAE/LM thế hệ mới. Bằng cách xem xét các đặc điểm kỹ thuật cụ thể của các nhà máy điện hạt nhân (NPP) được trang bị lò phản ứng BN-1200 và BREST-OD-300, các quá trình và hiện tượng đã được xác định cần phân tích chi tiết và phát triển các mô hình để được mô tả chính xác bởi mã tính toán thủy nhiệt hệ thống nói trên. Thông tin về chức năng của mã tính toán được cung cấp, cụ thể, mô hình hai pha thủy nhiệt, các thuộc tính của chất làm mát natri và chì, các phương trình đóng cho việc mô phỏng các quá trình trao đổi nhiệt - khối, các mô hình để mô tả các quá trình xảy ra trong trường hợp ống dẫn hơi bị vỡ, v.v. Bài báo đưa ra cái nhìn tổng quát về khả năng sử dụng của mã tính toán, bao gồm mô tả tài liệu hỗ trợ và gói cung cấp, cũng như khả năng tận dụng công nghệ máy tính hiện đại, chẳng hạn như tính toán song song. Bài báo cho thấy tình trạng hiện tại của việc xác minh và kiểm định mã tính toán; nó cũng trình bày thông tin về nguyên tắc xây dựng và phần mềm của các ma trận xác minh cho các hệ thống lò phản ứng BREST-OD-300 và BN-1200. Các triển vọng được phác thảo cho sự phát triển tiếp theo của mã HYDRA-IBRAE/LM, việc giới thiệu các mô hình mới vào đó, và cải thiện khả năng sử dụng của nó. Đã chỉ ra rằng chương trình phát triển và áp dụng thực tiễn mã này sẽ cho phép thực hiện trong tương lai gần các tính toán để phân tích an toàn cho các dự án NPP tiềm năng ở một mức độ chất lượng cao hơn.
Từ khóa
#HYDRA-IBRAE/LM #mã tính toán #thủy nhiệt #lò phản ứng nhanh #chất làm mát kim loại lỏng #mô phỏng an toàn nhà máy điện hạt nhânTài liệu tham khảo
White Book of Nuclear Thermal Engineering, Ed. by E. O. Adamov (GUP NIKIET, Moscow, 2001) [in Russian].
P. N. Alekseev, V. G. Asmolov, A. Yu. Gagarinskii, N. E. Kukharkin, Yu. M. Semchenkov, V. A. Sidorenko, S. A. Subbotin, V. F. Tsibul’skii, and Ya. I. Shtrombakh, “On strategy of nuclear energetic development in Russia to 2050,” At. Energ. 111, 183–196 (2011).
P. L. Kirillov, A Handbook on Thermohydraulic Calculations in Atomic Energetic. Vol. 3. Thermohydraulic Processes at Transfer and Non-Standard Regimes. Severe Accidents. Protection Coating. Codes, Their Possibilities, Uncertanities, (IzdAt, Moscow, 2014) [in Russian].
B. I. Nigmatulin, A. V. Vasilenko, and S. L. Solov’ev, “The creation of computer codes of the new generation: An important problem in Russian nuclear power engineering,” Therm. Eng. 49, 879–887 (2002).
Electronic Resource. http://www.inl.gov/relap5/default.htm
Electronic Resource, http://www-cathare.cea.fr/scripts/home/publigen/content/templates/show.asp?L=EN&P=134
J. W. Spore, J. S. Elson, S. J. Jolly-Woodruff, T. D. Knight, J.-C. Lin, R. A. Nelson, K. O. Pasamehmetoglu, R. G. Steinke, and C. Unal, TRAC-M/FORTRAN 90 (Version 3.0) LA-UR-00-910. Theory manual, Los Alamos Nat. Lab. (2000).
S. Z. Rouhani, R. W. Shumway, W. L. Weaver, and C. L. Kullberg, TRAC-BF1/MOD1 Models and Correlations, Idaho Nat. Eng. Lab., Contract No. DE-AC0776ID01570, FIN No. L2031, UREG/CR-4391 (1992).
M. M. Giles, G. A. Jayne, S. Z. Rouhani, et al., TRACBF1/MOD1: An advanced best estimate computer program for boiling water reactor accident analysis. V. 1: Model description, (US Nat. Reactor Lab, Merylend, 1992).
A. V. Beznosov, Yu. G. Dragunov, and V. I. Rachkov, Heavy Heat Carriers in Atomic Engineering, (IzdAt, Moscow, 2007) [in Russian].
Yu. V. Yudov, “A two-fluid model of unsteady circuit thermohydraulics and its numerical realization in the KORSAR computer code,” Therm. Eng. 49, 895–900 (2002).
J. K. Fink and L. Leibowitz, Thermodynamic and Transport Properties of Sodium Liquid and Vapor, (ANL/RE-95, Argonne Nat. Lab., 1995).
O. D. Kuznetsova and A. M. Semenov, “New reference data on the thermodynamic properties of sodium vapor,” High Temp. 38, 26–32 (2000).
Liquid-Metal Heat Carriers, Ed. by V. M. Borishanskii, S. S. Kutateladze, I. I. Novikov, and O. S. Fedynskii, (Atomizdat, Moscow, 1967), 2nd ed. [in Russian].
Yu. A. Zeigarnik and V. D. Litvinov, Boiling of Alkaline Metals in Channels (Nauka, Moscow, 1983) [in Russian].
A. D. Efanov, A. I. Sorokin, E. F. Ivanov, G. P. Bogoslovskaya, V. P. Kolesnik, S. S. Martsinyuk, V. L. Mal’kov, G. A. Sorokin, and K. S. Rymkevich, “An investigation of the heat transfer and stability of liquid-metal coolant boiling in a natural circulation circuit,” Therm. Eng. 50, 194–201 (2003).
H. M. Kottowski and C. Savatteri, “Fundamentals of liquid metal boiling thermohydraulics,” Nucl. Eng. Design 82, 281–304 (1984).
Y. Kikuchi, K. Haga, and T. Takahashi, “Experimental study of steady-state boiling of sodium flowing in a single-pin annular channel,” J. Nucl. Sci. Technol. 12, 83–91 (1975).
A. V. Zhukov, P. L. Kirillov, and N. M. Matyukhin, Thermohydraulic Calculation of Fuel Assemby of Fast Reactors with Liquid Metal Cooling (Energoatomizdat, Moscow, 1985) [in Russian].
M. E. Kuznetsova, A. A. Butov, I. S. Vozhakov, I. G. Kudashov, E. V. Usov, S. I. Lezhnin, and N. A. Pribaturin, “System of relations used for closing of equations for two-liquid model used for analysis of damage development in the reactors with liquid metal cooling,” Proc. 18th All-Russ. Sci.-Tech. Conf. “Power Engineering, Effectiveness, Reliability, Safety”, Tomsk, 2012. [http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2012/C15/092.pdf.]
K. Takahashi, Y. Fujii-e, and T. Suita, “Incipient boiling phenomena of sodium under forced convection by direct heating,” J. Nucl. Sci. Technol. 9, 603–612 (1972).
A. I. Leonov and V. F. Prisnyakov, “Sodium extreme overheating at boiling up,” Teplofiz. Vys. Temp. 10, 149–152 (1972).
F. E. Dunn, The SAS4A/SASSYS-1 LMR Accident and Systems Analysis Codes, 1996, vol. 4.
A. W. Cronenberg, H. K. Fauske, S. G. Bankoff, and D. T. Eggen, “A single bubble model for sodium expulsion from a heated channel,” Nuclear Eng. Design 16, 285–293 (1971).
M. N. Vlasov, A. S. Korsun, Yu. A. Maslov, I. G. Merinov, and V. S. Kharitonov, “Calculation studies of core structure flow for determination of the basic parameters of integral turbulent model. Longitudinal flow,” Vestn. Nats. Issl. Yadern. Univ. Mos. Inzh. Fiz. Inst. Matem. Kompt. Model. 2, 314–318 (2013).
H. Tanabe, “Test and analysis on steam generator tube failure propagation,” in Proc. IAEA Specialists’ Meeting on Steam Generator Failure and Failure Propagation Experience, Aix-en-Provence, France, 1990.
I. A. Kuznetsov and V. M. Poplavskii, Safety of Atomic Power Stations with Reactors on Fast Neutrones, Ed. by V. I. Rachkov, (IzdAt, Moscow, 2012) [in Russian].
V. M. Poplavskii, M. S. Pinkhasik, Yu. E. Bagdasarov, and N. P. Aristarkhov, “Experimental study of sodium interaction with water,” Teploenergetika, No. 6, 70–74 (1966).
Yu. E. Bagdasarov, M. S. Pinkhasik, I. A. Kuznetsov, and F. A. Kozlov, Technical Problems of Reactors on Fast Neutrons (Atomizdat, Moscow, 1969) [in Russian].
A. V. Zhukov, P. L. Kirillov, and N. M. Matyukhin, Thermohydraulic Calculation of Fuel Asembly of Fast Reactors with Liquid Metal Cooling, (Energoatomizdat, Moscow, 1985) [in Russian].
A. V. Zhukov, Yu. A. Kuzina, A. P. Sorokin, V. N. Leonov, V. P. Smirnov, and A. G. Sila-Novitskii, “An experimental study of heat transfer in the core of a BREST-OD-300 reactor with lead cooling on model, Therm. Eng. 49, 175–184 (2002).
V. I. Subbotin, M. Kh. Ibragimov, P. A. Ushakov, V. P. Bobkov, A. V. Zhukov, and Yu. S. Yur’ev, Hydrodynamics and Heat Transfer in Atomic Energetic Plants (Foundations of Calculation) (Atomizdat, Moscow, 1975). Vol. 1 [in Russian].
A. V. Beznosov and T. A. Bokova, Equipment of Energetic Contours with Heavy Liquid Metal Heat Carriers in Atomic Power Engineering. A Tutorial, (Nizhegorod. Gos. Tekhn. Univ., Nizhny Novgorod, 2012) [in Russian].
A. A. Molodtsov, Extended Abstract of Candidate’s Dissertation in Technical Science (Nizhny Novgorod, 2007).
O. O. Novozhilova, Extended Abstract of Candidate’s Dissertation in Technical Science (Nizhny Novgorod, 2007).
P. V. Kolobaeva, “HYDRA-IBRAE/LM/V1 calculation code verification on experiments with lead-bismuth heat carrier, executed in Central ConstructionTechnological Institute,” in Proc. XV Young Scientist Sci. School of Institute of Safety Problems of Atomic Power Engineering Development of Russ. Acad. Sci.,; Preprint No. IBRAE-2014-02. (Moscow, Institute of Safety Problems of Atomic Power Engineering Development of Russ. Acad. Sci., 2014), pp. 112–115. [http://www.ibrae.ac.ru/docs/109/2014i02s.pdf]
Yu. V. Yudov, S. N. Volkova, and Yu. A. Migrov, “The closing relationships of the thermohydraulic model of the KORSAR computer code,” Therm. Eng. 49, 901–908 (2002).
V. M. Alipchenkov, V. V. Belikov, A. V. Davydov, D. A. Emel’yanov, and N. A. Mosunova, “Recommendations on selecting the closing relations for calculating friction pressure drop in the loops of nuclear power stations equipped with VVER reactors,” Therm. Eng. 60, 331–337 (2013). DOI: 10.1134/S0040363613050020
W. Ma, E. Bubelis, A. Karbojian, B. R. Sehgal, and P. Coddington, “Transient experiments from the thermal-hydraulic ADS lead bismuth loop (TALL) and comparative TRAC/AAA analysis,” Nucl. Eng. Design, No. 236, 1422–1444 (2006).