Введение к работе
Актуальность работы
АЭС с реакторами ВВЭР являются основными перспективными типами Реакторных установок (РУ) в атомной энергетике России. Реакторы этого типа получили широкое распространение и эксплуатируются в России и многих других странах. На сегодняшний момент существуют проекты строительства новых блоков АЭС с реакторами ВВЭР как в России, так и за рубежом. Для поддержания высокого уровня конкурентоспособности происходит совершенствование реакторов ВВЭР. Увеличивается эффективность и длительность топливных циклов, повышается мощность РУ. На основе опыта конструирования и эксплуатации создается оптимизированный проект АЭС с реактором ВВЭР-ТОИ.
Активные зоны, как строящихся РУ, так и проектов по повышению эффективности уже построенных, требуют проведения анализа безопасности. В рамках проведения анализа безопасности моделируются аварии, связанные с аномалиями реактивности и распределения мощности. Экстремальные значения параметров состояния топливных элементов (максимальная температура и энтальпия топлива, максимальная температура оболочки твэл и минимальный запас до кризиса теплообмена), достигнутые в процессе моделирования аварийных событий, сравниваются с предельными значениями этих параметров, указанных в приемочных критериях.
Топливные кассеты реакторов ВВЭР содержат, либо могут содержать, в своих конструкциях значительные неоднородности. Конструктивные каналы, поглощающие элементы и твэлы с различным обогащением влияют на форму нейтронного поля внутри топливных кассет. Тем не менее, нейтронно-физические расчеты в рамках анализа безопасности, в которых моделируются аварийные процессы, проводятся на нодальном (покассетном) уровне, а возможные эффекты, связанные с формой нейтронного поля внутри топливных кассет учитываются с применением дополнительного консерватизма.
Цель работы
Целью работы является повышение детализации нейтронно-физических расчетов при моделировании аварий, связанных с аномалиями реактивности и распределения мощности. Для достижения этой цели была разработана методика восстановления потвэльных полей энерговыделения, позволяющая получать потвэльные энерговыделения в нестационарных процессах.
Научная новизна
Научная новизна работы заключается в том, что методика восстановления потвэльных полей энерговыделения впервые позволяет получать потвэльные энерговыделения в процессе связанного физико-теплогидравлического моделирования переходных аварийных процессов и учитывать потвэльные энерговыделения при расчете параметров состояния топливных элементов.
Практическая значимость
Под восстановлением потвэльных полей энерговыделения в коде БИПР-8 понимается процедура наложения распределения аналитического решения для групповых потоков нейтронов внутри расчетного нода на распределение потвэльных макроскопических относительных сечений энерговыделений, соответствующих этому ноду. В результате такого наложения определяется потвэльное распределение поля энерговыделения. Аналитическое решение для групповых потоков нейтронов рассчитывается кодом БИПР-8 на основе проводимого им нодального расчета. Потвэльные макроскопические относительные сечения энерговыделений заранее подготавливаются спектральной программой ТВС-М. Под потвэльными макроскопическими относительными сечениями энерговыделений понимается произведение для каждого твэла в топливной кассете потвэльного макроскопического сечения энерговыделенния на относительный поток в этом твэле (отношение потока в этом твеле к среднему потоку в топливной кассете, потоки определяются спектральной программой).
Получение потвэльных полей энерговыделения в нестационарных процессах позволяет более детально моделировать параметры топливных элементов, экстремальные значения которых сравниваются с требованиями приемочных критериев. Методика восстановления потвэльных полей энерговыделения реализована в модуле восстановления. Модуль интегрирован в программный код БИПР-8 [1, 2], проводящий нейтронно-физический расчет, и на основе нодального расчета производит оперативное восстановление потвэльных полей энерговыделения в стационарных и нестационарных состояниях. Для использования методики восстановления при моделировании аварийных процессов, модуль восстановления, в составе БИПР-8, был интегрирован в физико-теплогидравлический программный комплекс ATHLET/BIPR-VVER [3, 4].
Степень обоснованности и достоверности полученных научных результатов
Достоверность представленных в работе результатов обоснована теоретическим анализом, результаты расчетов стационарных состояний, полученные с помощью модуля восстановления сравнивались с результатами аттестованных программ, производящих аналогичные расчеты. Параметры топливных элементов в переходных аварийных состояниях, полученные с использованием результатов модуля восстановления, сравнивались с различными моделями описания твэла в переходных процессах.
Основные положения, выносимые на защиту
В диссертации дается описание и выносится на защиту работа соискателя по развитию и применению методики восстановления потвэльных полей энерговыделения в активных зонах реакторов ВВЭР.
Личный вклад автора
Личный вклад автора при разработке и внедрение методики восстановления потвэльных полей энерговыделения включают в себя следующие пункты:
- Развитие и интеграция модуля восстановления в код программы БИПР-8;
- Разработка константного обеспечения модуля восстановления;
- Проведение верификационных расчетов методики восстановления в стационарных состояниях;
- Интеграция модуля восстановления, в составе программы БИПР-8, в физико-теплогидравлический программный комплекс ATHLET/BIPR-VVER;
- Проведение тестовых расчетов нестационарных аварийных процессов.
Апробация работы
Основные результаты опубликованы в одной статье в ведущем рецензируемом издании, рекомендованном в действующем перечне ВАК. Материалы докладывались на 4 международных конференциях.
Публикации
Список публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы
