Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Николаев Александр Александрович

Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут
<
Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Николаев Александр Александрович. Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут: диссертация ... кандидата технических наук: 05.14.03 / Николаев Александр Александрович;[Место защиты: Опытное конструкторское бюро].- Москва, 2014.- 169 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Выбор пути решения проблемы учета гетерогенных эффектов в многомерных расчетах реакторов на быстрых нейтронах

1.1 Выбор метода решения уравнения переноса 26

1.1.1 Постановка проблемы необходимости выбора метода решения уравнения переноса нейтронов и гамма-квантов, удовлетворяющего целям настоящей работы

1.1.2 Рассуждения в пользу выбора метода дискретных ординат как наиболее подходящего для решения методической составляющей поставленных задач

1.1.3 Выбор разновидности метода дискретных ординат для решения поставленных задач

1.2 Выбор способа дискретизации оператора переноса по пространственной переменной

1.3 Рассуждения о структуре и функциональном наполнении нейтронно-физического кода в целях решения задач обоснования проектных нейтронно-физических характеристик реакторов на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем

1.4 Выбор подходов системного математического обеспечения (пре- и постпроцессинга) нейтронно-физических расчетов активных зон реакторов на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем

1.5 Заключение по главе 1 55

Глава 2 Комплекс программ PMSNSYS и REBEL для расчетного обоснования нейтронно-физических характеристик активных зон реакторов на быстрых нейтронах

2.1 "PMSNSYS" - программа расчетов нейтронно-физических характеристик активных зон реакторов на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем с учетом эффектов пространственной гетерогенности

2.1.1 Общее описание программы PMSNSYS 57

2.1.2 Решение проблемы учета пространственной гетерогенности при расчетном обосновании активных зон реакторных установок со свинцово-висмутовым теплоносителем с помощью PMSNSYS

2.1.3 Основные моменты реализации математической модели расчета уравнения переноса нейтронов и гамма-квантов

2.1.4 Функциональное наполнение программы PMSNSYS 72

2.1.5 Распараллеливание программы PMSNSYS 75

2.2 "REBEL" - программа пре- и постпроцессинга расчетов нейтронно- 77

физических характеристик реакторов на быстрых нейтронах со свинцово-висмутовым теплоносителем

2.2.1 Общее описание программы REBEL 77

2.2.2 Элементы твердотельного проектирования в REBEL 79

2.2.3 Создание расчетных сеток в REBEL 86

2.2.4 Пре- и постпроцессинг нейтронно-физических расчетов 91

2.2.5 Некоторые не описанные ранее возможности программы 93

2.3 Заключение по главе 2 95

Глава 3 Результаты верификации и применения программ PMSNSYS и REBEL для обоснования реакторных установок со свинцово-висмутовым теплоносителем

3.1 Применение программ PMSNSYS и REBEL в проектном 98

обосновании нейтронно-физических характеристик активной зоны реакторной установки СВБР-100

3.2 Результаты верификации программного комплекса PMSNSYS и REBEL применительно к учету эффектов пространственной гетерогенности в окрестностях поглощающих стержней активных зон быстрых реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем в сравнении с эталонными решениями (с методом Монте-Карло и другими)

3.2.1 Постановка задачи 99

3.2.2 Тестовая модель быстрого реактора с натриевым теплоносителем с заранее определенными групповыми константами

3.2.3 Тестовая модель тепловыделяющей сборки быстрого реактора со свинцово-висмутовым теплоносителем с поглощающим стержнем в центре

3.2.4 Тестовая двумерная модель активной зоны быстрого реактора со свинцово-висмутовым теплоносителем с карбидборными поглощающими стержнями

3.2.5 Тестовая двумерная модель активной зоны быстрого реактора без отражателя со свинцово-висмутовым теплоносителем с карбидборными поглощающими стержнями

3.3 Комплексная верификация программ PMSNSYS и REBEL 129

применительно к расчету международной стандартной задачи БН-600 с гибридной активной зоной

3.3.1 Постановка задачи 129

3.3.2 Описание расчетных моделей и методов расчета 130

3.3.3 Оценка асимптотичности расчетных моделей по пространственной и угловой переменной

3.3.4 Расчет международной стандартной задачи БН-600 и сравнение с другими участниками

3.4 Рассмотрение особенностей комбинированной геометрической 136

опции PMSNSYS применительно к расчету бенчмарк-эксперимента Heu-Met-Fast-005

3.5 Пример применения программного комплекса PMSNSYS и REBEL 139

для оценки эффекта гомогенизации при определении повреждающей дозы на нижние хвостовики твэлов активной зоны со свинцово-висмутовым теплоносителем

3.5.1 Постановка задачи 139

3.5.2 Описание модельной задачи 140

3.5.3 Результаты расчета повреждающих доз 143

3.6 Заключение по главе 3 146

Заключение 149

Список литературы 151

Рассуждения в пользу выбора метода дискретных ординат как наиболее подходящего для решения методической составляющей поставленных задач

Значительная часть реакторов (в том числе разрабатываемые в рамках [1]), активные зоны которых набираются из твэлов стержневого типа, имеют треугольную упаковку твэлов, в конструктивном исполнении – шестигранную форму ТВС.

В силу того, что гексагональная геометрия оказывается (в той или иной мере) согласованной с конфигурацией расчетной области, расчеты нейтронно-физических характеристик таких активных зон БР с ЖМТ естественно выполнять с применением гексагональной геометрии. Данный факт находит отражение в действительности вплоть до настоящего времени [4-8,15], при этом групповые константы в ячейках рассчитываются на основе простой или эффективной гомогенизации материалов. В случае, когда расстановка ТВС не нарушает регулярности размещения твэлов по всему сечению активной зоны (рис. 1.1а), возможно проведение потвэльных расчетов активной зоны реактора (рис. 1.1б). При отсутствии регулярности шага твэлов по всему сечению активной зоны (на стыках ТВС, рис. 1.1в,г), расчет не может быть выполнен в потвэльном приближении в гексагональной геометрии.

При серийных расчетах нейтронно-физических характеристик БР с ЖМТ используется как правило диффузионное приближение [2]: «комплексы программ трехмерных нейтронно-физических расчетов быстрых реакторов типа БН на основе диффузионного приближения … хорошо зарекомендовали себя при решении проектных и эксплуатационных задач. Все эти комплексы отличает высокая скорость получения решения …. Однако погрешност и расчетных параметров, получаемых с помощью указанных комплексов программ, остаются довольно высокими». представления четверти активной зоны в hex-z геометрии Природа погрешностей состоит в следующем: основным в элементарной теории диффузии является предположении о слабой анизотропии углового потока, т.е. когда наблюдается резкое убывание моментов углового потока с ростом их номера. Фактически это означает [17]: «для применимости диффузионной теории поглощение в среде должно быть слабым. Тогда мал градиент углового потока в среде и угловое распределение потока близко к изотропному. Очевидно, что на внешних границах сред – как на внешней границе, так и на границах раздела различных материалов – угловое распределение явно неизотропно. Поэтому можно априори утверждать (и это подтверждается сравнением с точным решением), что диффузионное приближение справедливо лишь на расстояниях, больших нескольких длин свободного пробега от этих границ. Диффузионное приближение может обладать большой погрешностью также в области вблизи источников нейтронов и вблизи поглотителей нейтронов, где угловое распределение плотности потока сильно отличается от изотропного». Таким образом, ввиду специфики диффузионного приближения, его возможности по учету эффектов существенной пространственной гетерогенности, так же как и расчет пространственного распределения гамма-квантов (которое характеризуется существенной анизотропией углового распределения), заметно ограничены.

Рассуждения в пользу выбора метода дискретных ординат как наиболее подходящего для решения методической составляющей поставленных задач

Методическое более совершенное решение рассматриваемой проблемы возможно в рамках метода сферических гармоник, метода Монте-Карло и метода дискретных ординат [17]: «Математические методы решения уравнения переноса в настоящее время разработаны настолько полно, что в пределе их можно считать точными, если при решении устремить номер приближения к бесконечности (при достаточно высокой аппроксимации решения). … При использовании достаточно строгих методов расчета, основанных на решении уравнения переноса в высоких приближениях, погрешность результатов определяется, по крайней мере для одномерных расчетов, в первую очередь погрешностью использованных сечений взаимодействия излучения со средой, а не погрешностью собственно метода».

Метод сферических гармоник обладает методическими преимуществами в сравнении с диффузионным приближением [17], но по их полноте уступает МДО [18]: «в начальный период развития теории переноса излучений в практике расчетов защиты наиболее широко применялся метод сферических гармоник… Во многих задачах более перспективно применение так называемых методов дискретных ординат (методов численного интегрирования кинетического уравнения)…». В качестве примера можно привести результаты расчета международной методической тестовой задачи C5G7MOX [23] с заданными семигрупповыми константами. Настоящая задача представляет собой активную зону теплового реактора без пространственной гомогенизации в двумерном и трехмерном представлении. В результатах расчета (в частности, трехмерного случая) по программам RADIANT [24], EVENT [25], VARIANT-SE, VARIANT-ISE [23], реализующим метод сферических гармоник, отмечено наибольшее отличие от эталонного решения в определении величины эффективного коэффициента размножения нейтронов (Кэфф) по сравнению с другими методами, в частности с МДО.

О возможностях метода Монте-Карло применительно к нейтронно-физическим расчетам в [69] отмечается следующее: «Метод Монте-Карло наиболее эффективен, когда требуется получить ограниченную информацию с большой точностью, в частности, значение интересующей функции в малой локальной области (малом количестве точек). Метод Монте-Карло неэффективен, когда требуется получить много информации, в частности, значение интересующей функции в большой области (большом количестве точек). … Результат решения задачи детерминистическим методом глобален, то есть применим для всей расчетной области». В работе [16] представлено сравнение возможностей метода Монте-Карло Sn-метода МДО для расчета пространственного распределения функционалов нейтронного потока. На рис. 1.2 представлено пространственное распределение одногрупповой плотности потока в плоской геометрии с равномерно распределенным изотропным источником; количество интервалов сетки M, количество угловых направлений N, количество историй n. В заключение исследования [16] сделан следующий вывод: «getting accuracy results from Monte-Karlo computations is computationally expensive». Аналогичное мнение отмечено в [22].

Решение проблемы учета пространственной гетерогенности при расчетном обосновании активных зон реакторных установок со свинцово-висмутовым теплоносителем с помощью PMSNSYS

Сеточная пространственная аппроксимация моделей, разрабатываемых для выполнения нейтронно-физических расчетов активных зон реакторов и критических сборок как правило составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов (и десятков миллионов) ячеек. Очевидно, что задание геометрии такой размерности вручную, тем более в сжатые сроки, практически невозможно. Естественно возникает вопрос автоматизации этого процесса [134]: «Довольно часто отладка заканчивается, когда результат расчета хорошо согласуется с экспериментальной оценкой Кэф, но не все мелкие погрешности в исходных данных устранены. Для устранения этого эффекта необходимо по возможности автоматизировать подготовку исходных данных, по крайней мере, для больших серий однотипных экспериментов».

Аналогичная проблема возникает при обработке результатов расчета. Частично она может быть разрешена за счет внедрения (существования) в расчетных нейтронно-физических кодах опций по постобработке результатов, при этом по прежнему актуальным остается вопрос визуализации результатов и удобства пользователя.

В России вопрос обслуживания потребностей нейтронно-физических кодов в части визуализации этапов разработки моделей и обработки результатов исторически и в настоящее время решается непосредственно командой разработчиков нейтронно-физических кодов. Разработанные авторами кодов (или с их участием) пре- и постпроцессинговые программы используются не только на ранних этапах разработки нейтронно-физических решателей, но и непосредственно при выполнении промышленных расчетов, где осуществляется их доведение до требуемого уровня. Ниже приведены некоторые примеры осуществления такого подхода в ряде уникальных отечественных программ и программных комплексов расчета БР: - комплекс программ РЕАКТОР-ГП [96-98, 154], подготовка моделей расчета активной зоны – программа G-Core, подготовка моделей расчета защиты методами комбинаторной геометрии – модуль GNCOMP (G-Comp), постобработка – программа ARCSERVICE («Редактор Архива»); - программная оболочка ShIPR [102] (программы DP3 и DP3T и редактор расчетных сеток VIZAGIST); - программа MCCG3D [40,99] и «MCCG3D Geomery Editor»; - программный комплекс ModExSys для математического обеспечения программ TRIGEX, MMKKENO [100, 101]; - а также Монте-Карло коды: программа MCU [103] (визуализатор геометрии «MCU Viewer»), программа TDMCC [9], программа ПРИЗМА [104].

За рубежом ситуация в настоящее время в целом выглядит несколько иначе (за исключением методов Монте-Карло, так как в этом случае процесс визуализации, как правило, напрямую связан с задействованием ядра программы). Анализ литературы [23, 105-113] показывает, что создание геометрии и постобработка результатов здесь преимущественно ориентирована на продвинутые коммерческие пре-, пост-процессоры (BOT3P 5.1, SolidWorks, ANSYS ICEM-CFD, Catia, и других), а также специальные программы-визуализаторы (Tecplot, VisIt, ParaView, Surfer). При этом связь (передача данных) между ними осуществляется через специальные интерфейсные файлы (стандартов IGES, STEP, BREP, ACIS и т.п.), создание/считывание которых осуществляется, в том числе, посредством специально разрабатываемых утилит. В ANSYS ICEM-CFD в настоящее время встроена опция создания файла исходных данных для нейтронно-физического кода ATTILA.

Анализируя имеющийся мировой опыт, можно заключить, что безусловно целесообразно иметь «собственный» пре- и постобработчик (пусть даже начального уровня), идущий в «комплекте» с нейтронно-физическим решателем, что определенно расширяет возможности по разработке и распространению решателя. При этом конечно должна быть осуществлена возможность «подключать» решатель к внешним независимым пре- и постпроцессинговым программам. Например интерфейсным способом – посредством четкого описания внутренних форматов (которые должны быть просты и интуитивно понятны) в инструкциях к решателю и/или за счет следования (поддержки) общепринятым форматам, таким как форматы CCCC [138] fissrc, rmflux, rzflux, и иные.

Другие дополнительные требования к функциональному наполнению пре-и постобработчика, вытекающие главным образом из современных потребностей конструкторской и расчетной деятельности (а также возможностей ЭВМ), рассмотрены во введении.

Выполнен выбор экономичного (с точки зрения ресурсов ЭВМ) детерминистического метода (Sn-метода МДО), позволяющего с требуемой методической точностью (не уступающей методу Монте-Карло) выполнять многомерные расчеты активных зон РУ с СВТ с учетом эффектов пространственной гетерогенности. Автором сформулировано оригинальное требование к геометрическим возможностям Sn-решателя, а именно: аппроксимация (в плоскости) с использованием произвольных треугольников, четырехугольников и правильных шестиугольников, направленное на учет конструктивных особенностей активных зон СВБР.

Такая аппроксимация (по сравнению с применением только произвольных треугольников и/или четырехугольников, как это реализовано в NKU (комплекс SERENA) и TWODANT-GQ) позволяет сократить время выполнения расчетов и обработки результатов. Данное преимущество реализуется, как правило, в том случае, когда отдельный элемент моделируемого объекта (например твэл или ТВС) вместо четырехугольной аппроксимации (тремя ячейками) имеет все предпосылки быть представленным гексагональной аппроксимацией (одной ячейкой). В сравнении же с гексагональной геометрией комбинированная аппроксимация: - открывает возможность «экономии» расчетных ячеек в боковом отражателе за счет применения здесь произвольных треугольников и четырехугольников вместо гексагональных ячеек (если ячейки hex-z геометрии ориентированы на шаг твэлов в активной зоне); - позволяет описать отражатель, стержни регулирования, источники нейтронов и т.п. гетерогенно, что практически невозможно в гексагональной геометрии.

Проведен анализ минимального набора функциональных возможностей нейтронно-физического кода, необходимого физику-расчетчику для выбора, обоснования и уточнения характеристик активных зон РУ с СВТ. Выбраны соответствующие пути и варианты их реализации в нейтронно-физическом коде в рамках одного исполняемого файла.

Рассмотрен вопрос математического обеспечения пре- и постпроцессинговых операций для нейтронно-физического решателя. С учетом мирового и отечественного опыта сделаны выводы о целесообразности наличия «собственного» пре- и постпроцессора для решателя, обеспечивающего решение задачи расчетного обоснования проектных характеристик активных зон РУ с СВТ.

Таким образом, автором предложено комплексное решение проблемы повышения эффективности процесса расчетного обоснования активных зон РУ с СВТ в условиях современности на основе высокоточного (применительно к расчету активных зон) высокопроизводительного метода решения уравнения переноса («computational-efficient and fast scheme», [67]) с поддержкой суперкомпьютерных вычислений и математическим обеспечением пре- и постпроцессинговых операций (графической среды инженера-исследователя). Практическая реализация данного комплексного решения была воплощена автором в виде комплекса программ PMSNSYS и REBEL, речь о которых пойдет в главе 2.

Результаты верификации программного комплекса PMSNSYS и REBEL применительно к учету эффектов пространственной гетерогенности в окрестностях поглощающих стержней активных зон быстрых реакторов со свинцово-висмутовым теплоносителем в сравнении с эталонными решениями (с методом Монте-Карло и другими)

Подготовленные в REBEL сетки как правило предназначены для последующей конвертации в файлы исходных данных для программ нейтронно-физического расчета БР с СВТ, в частности PMSNSYS (а также РЕАКТОР-ГП, DANTSYS, MCNP). После выполнения нейтронно-физического расчета с применением созданного файла исходных данных результаты расчета – пространственные распределения плотности потока нейтронов и гамма-квантов и их функционалы, могут быть просмотрены в REBEL (рис. 2.20) и проанализированы с использованием соответствующего инструментария. автоматическое выполнение сценариев по постобработке и сравнению результатов многовариантных расчетов. При создании сценария пользователь может заказать расчет и/или печать групповых потоков (в том числе сумму отдельно взятых групп), флюенса и повреждающих доз (в том числе с учетом движения поглощающих стержней по кампании), глубины выгорания топлива и карбидборного поглотителя. При этом обработка информации может выполняться в виде выборки данных из отдельно взятых фрагментов сетки (например в топливе, в стержнях СУЗ, в оболочках ПЭЛ и т.п.). При обработке и подготовке печати результатов возможно введение фильтров экстремума, усреднений по объему ячеек, свертки с объемом ячеек и т.п. В качестве примера на рис. 2.21 приведен текст сценария. В данном сценарии предполагается выполнить расчет и сравнение максимальной величины флюенса быстрых нейтронов (с 1 по 10 группу 28 групповой разбивки БНАБ) на оболочку ПЭЛ АЗ по трем моментам кампании для трех вариантных расчетов. Результат работы данного сценария предполагает создание текстового файла, в котором информация будет представлена в виде ряда соответствующих таблиц.

Некоторые не описанные ранее возможности программы Комфорт при работе с программным обеспечением немаловажен, особенно если данное программное обеспечение используется регулярно.

Программа REBEL имеет дружественный интерфейс пользователя Windows. Выбор и выделение объектов удобно осуществлять мышью. Для всех объектов программы возможны групповые операции выделения, снятия выделения, инверсии выделения, исключение из отрисовки, и т.д.. Отрисовка твердотельных 3D-моделей может выполняться при включенном (рис. 2.22а) или выключенном освещении (рис. 2.22б), в сплошном или каркасном представлении. В зависимости от режима результат выбора мышью может быть прозрачным (рис. 2.22в) или непрозрачным. Пользователь может оперативно управлять качеством рендеринга деталей, выбирая наиболее подходящее в данный момент, для чего предусмотрены пять возможных вариантов - лучшее, хорошее, нормальное, упрощенное и быстрое. Также пользователю доступны различные варианты освещения твердотельных 3D-моделей. Для работы с большим количеством твердотельных элементов в программе предусмотрены различные алгоритмы, работающие в автоматическом режиме и ускоряющие вывод данных на экран. Задействование этих алгоритмов существенно снижает нагрузку на видеокарту, и ускоряет вывод данных. При работе с деревом деталей выбранные в дереве объекты могут быть подсвечены на экране, и обратно, выбранные на экране сборки -могут быть подсвечены в дереве деталей. Поименование деталей также обеспечивает удобство и легкость работы пользователя со сборками - при поиске нужной детали или идентификации выбранной.

Пользователь также может управлять отрисовкой сеток (прозрачностью, цветом, представлением - каркасным или сплошным, освещенностью), при этом предусмотрена возможность индивидуальных установок для каждой сетки. Также как и для твердотельных 3D-элементов, для сеток предусмотрены алгоритмы, позволяющие комфортно работать с сетками с числом ячеек до нескольких десятков миллионов (в зависимости от производительности компьютера).

Оценка асимптотичности расчетных моделей по пространственной и угловой переменной

Далее рассмотрены результаты верификации программного комплекса PMSNSYS и REBEL на специальном наборе многомерных проблемно ориентированных методических задач. Особое внимание при их подборе (или разработке) уделялось возможности обоснования высокой адекватности и эффективности комплекса в целях учета пространственных гетерогенных эффектов, в особенности вблизи окрестностей поглощающих стержней. Среди верифицируемых реакторных функционалов рассмотрены параметры, ключевым образом определяющие безопасность и условия работы элементов активной зоны (Кэфф, эффективность поглощающих стержней, групповые спектры нейтронов и гамма-квантов). Подробно исследованы возможности нерегулярной геометрической опции PMSNSYS применительно к расчету нейтронно-физических характеристик активных зон СВБР.

На примере международной стандартной задачи БН-600 рассмотрены возможности программных средств по их комплексному применению для расчета и анализа результатов для типового набора задач обоснования активных зон с ЖМТ: расчета кампании, эффектов реактивности (прямыми методами и методами теории возмущений), параметров точечной кинетики, и других. Также показана эффективность применения выносимого на защиту подхода комбинированной аппроксимации активной зоны по сравнению с применением регулярной геометрии.

Далее рассмотрено применение PMSNSYS и REBEL для расчета критического эксперимента Heu-Met-Fast-005. Подробно исследованы эффекты пространственной гетерогенности, связанные с необходимостью учета воздушных зазоров для более корректного моделирования утечки нейтронов.

Показана практическая эффективность PMSNSYS и комбинированного подхода к сеточной аппроксимации для решения этой и подобных задач. В завершение исследований рассмотрен пример практического применения выносимого на защиту подхода к сеточной аппроксимации в расчетном обосновании активных зон РУ с СВТ. Оценен эффект пространственной гетерогенности, связанный с гомогенизацией компенсационных объемов (протяженных газовых полостей) в твэле СВБР, и ее влиянием на расчетное значение повреждающей дозы в области нижних твэльных концевиков.

Таким образом, в настоящей главе продемонстрировано решение поставленных автором исследования во введении целей и задач, их актуальность и практическая значимость при выполнении расчетного обоснования проектов РУ с СВТ.

Основным результатом работы является разработка проблемно ориентированного способа пространственной аппроксимации активных зон РУ с СВТ, и создание программного комплекса PMSNSYS и REBEL. Потенциальные возможности программ REBEL и PMSNSYS обеспечивают комплексное решение задачи расчетного обоснования проектных характеристик активных зон РУ с СВТ на передовом научно-техническом уровне. Их создание основано на значительном практическом опыт расчетов РУ с СВТ. При их создании использованы только апробированные научные решения. Основные материалы диссертационной работы неоднократно докладывались на семинаре Нейтроника и на МНТК в ГНЦ РФ-ФЭИ, НИКИЭТ, и других конференциях, а также опубликованы в журнале «Тяжелое машиностроение». На момент опубликования основных материалов диссертации представленный комплекс по совокупности предоставляемых возможностей, уровню проработки и практической направленности не имел российских аналогов.

Программный комплекс PMSNSYS и REBEL внедрен в ОКБ «ГИДРОПРЕСС». Применение комплекса PMSNSYS и REBEL в ОКБ «ГИДРОПРЕСС» позволило в сжатые сроки и на высоком методическом уровне выполнить с одной стороны расчетное обоснование нейтронно-физических характеристик активной зоны РУ СВБР-100, подготовить материалы в ПООБ, с другой стороны принять ключевое участие в планировании защитного эксперимента на БФС-2 (эксперимент БФС-80) и подготовке отчета о верификации программы PMSNSYS (включая обсчет трех проектно-ориентированных критических сборок). Все указанные работы выполнены автором или при его непосредственном участии и руководстве. В соответствии с занимаемой должностью автор в рамках своих полномочий также принимал участие в постановке задач, планировании и курировании хода выполнения указанных работ. 150 Дальнейшее развитие рассмотренного программного комплекса (PMSNSYS, REBEL) может быть направлено на: - внедрение в REBEL аппарата генерации адаптивных сеток с целью дальнейшей автоматизации процессов разработки расчетных моделей, увеличение количества импортируемых CAD-форматов, расширения перечня используемых примитивов и инструментов воздействия на них, расширения геометрических опций дискретных сеток (R-Z, R--Z геометрия, поддержка сеток из произвольных многогранников), расширения списка поддерживаемых расчетных кодов и форматов обмена данными; - создание в PMSNSYS (и REBEL) геометрической опции на основе произвольных полиэдров (также на основе diamond-difference-like схемы) для обеспечения выполнения расчетов нейтронной физики, теплогидравлики, термомеханики активной зоны. Такая потребность продиктована требованиями НП-018-05 (п. 4.7.2.6) об обосновании величин эффектов реактивности, возникающих при деформациях активной зоны и ее элементов при работе РУ на номинальной мощности и в переходных режимах; - развитие методической базы PMSNSYS в части расширения и совершенствования методов решения уравнения переноса (повышение порядка точности, главным образом для решения задач глубокого проникновения) и методов ускорения сходимости; - внедрение в PMSNSYS аппарата теории возмущений для коэффициента воспроизводства и других отношений чисел различных процессов в реакторе. Развитие программных средств и высокопроизводительных методик решений уравнения переноса, геометрическая опция которых обеспечивает максимальное взаимное соответствие сетки и структуры расчетной области, чему и посвящена настоящая работа, позволяет сделать однозначный вывод о возможности адекватного ответа на вызовы современности по возросшему уровню требований к резкому повышению точности расчетов проектных характеристик и обоснованию безопасности перспективных ЯЭУ.

Похожие диссертации на Учет эффектов прстранственной гетерогенности в многомерных расечтах реакторов с жидкометаллическим теплоносителем свинец-висмут