Описание системного тяжелоаварийного кода РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ, предназначенного для моделирования внутрикорпусной фазы запроектных аварий на РУ ВВЭР-1000, страница 11

              Решение задачи о распространении тепла в пакете РАТЕГ/СВЕЧА «берет на себя» теплогидравлический код РАТЕГ[1]. Для решения этой задачи из кода СВЕЧА передаются параметры теплоемкости, теплопроводности, плотности материалов, а также суммарного энерговыделения (оно включает в себя ядерное, химическое, электрическое и связанное с переносом массы расплава), — усредненные по разностной сетке РАТЕГа.

              Пересчет глобального временного шага осуществляется на основе проверки выполнения нескольких условий, одним из которых является то, что температура поверхности ТЭ за один временной шаг не должна изменяться на величину, большую некоторой заданной. Критические (относительно выполнения этого критерия) ситуации чаще всего возникают при стекании расплавленного материала в низлежащие ячейки ТЭ, а также для ячеек, масса которых (в результате стекания вещества из них) стала малой. Для обеих ситуаций в объединенный код были искусственно введены «демпфирующие» алгоритмы.

              Расчетная сетка «тепловой» задачи меняется со временем в соответствии с изменением внешнего радиуса ТЭ, которые рассчитываются в процедурах, входящих в пакет СВЕЧА. Кроме того, в случае, если используется неравномерная радиальная сетка, узлы сетки «следят» также за изменениями внешнего и внутреннего радиуса зазора между оболочкой и топливной таблеткой.

              Если происходит блокировка проходного сечения гидродинамического канала, она оказывает влияние и на условия протекания теплоносителя (зануляются величины соответствующих объемов гидродинамических ячеек), и на физико-химические процессы в ТЭ (корректируется величина доступного для вступления в химические реакции водяного пара в каналах).

              Если вследствие стекания материалов масса некоторой аксиальной ячейки делается меньше некоторой величины MinMass (задаваемой во входном файле), либо разница между максимальным и минимальным радиусами делается меньше величины MinThick, то производится «выключение» такой из расчета теплообмена с теплоносителем в канале, то есть зануляются тепловые потоки и перестает решаться задача определения поля температур внутри этой ячейки теплового элемента.

5.4 Взаимодействие кодов РАТЕГ и СВЕЧА

              Код РАТЕГ/СВЕЧА представляет собой связь двух самостоятельно функционирующих кодов. При этом код РАТЕГ позволяет вычислять теплогидравлические параметры для весьма сложной и разветвленной системы, с учетом переноса неконденсируемых газов и примесей; кроме того, именно в код РАТЕГ включена процедура решения задачи распространения тепла в структурах, обладающих цилиндрической симметрией. Код СВЕЧА включает в себя набор моделей, описывающих физико-химические процессы в а.з. РУ при различных условиях, включая условия, охватывающие область значений физических параметров, характерную для тяжелых аварий на РУ. Модели описывают наиболее существенные при моделировании внутрикорпусной стадии тяжелой аварии явления.

              Объединенный код позволяет моделировать целый спектр систем, начиная от простейшего случая отдельного ТВЭЛа, включая возможность моделирования различных экспериментальных установок (как правило, содержащих порядка десяти ТВЭЛов), предназначенных для исследования физико-химических явлений, характерных для запроектных аварий РУ; и, наконец, код допускает моделирование полной реакторной установки, включая моделирование логики команд системы управления (моделируются воздействия, осуществляемые и в режиме автоматического регулирования, а также в результате использования ручного управления аварией).

              Области явлений, описываемых отдельными компонентами кода, перекрываются и оказывают влияние друг на друга, то есть процессы, происходящие в а.з. и связанные с ее деградацией оказывают влияние на теплогидравлику в контурах РУ и наоборот.

              В самом общем случае взаимодействие переменных РАТЕГ и СВЕЧА происходит на уровне использования общих блоков и модулей. Используются директивы “use”, причем основная часть общих переменных определяется в модуле svecha_dan, а ряд существенных параметров, которые «интенсивно» используются в различных процедурах РАТЕГа, содержится в других модулях. В частности, в модуле rateg_teplo_dan определяется фортрановский тип heat, который содержит для «свечных» тепловых структур ссылку (pointer) на тип SVECHA_ELEMENT, в который включены для тепловых элементов, «эволюция» которых должна определяться с помощью моделей, входящих в код СВЕЧА, параметры, отсутствующие в случае применения других моделей для описания тепловых структур, а именно[2]:

-  ссылки на таблицы модуляции энерговыделения в аксиальных ячейках ТЭ (используются, если законы изменения мощности энерговыделения во времени для различных ячеек не совпадают);

-  масса водорода, выделенного за временной шаг в данной аксиальной ячейке (при окислении циркония либо стали);

-  изменяющиеся со временем массы топлива, циркония (либо циркалоя), диоксида циркония, неокисленной стали, оксидов в стали, нестехиометрического кислорода в аксиальной ячейке, а также полная масса вещества в аксиальной ячейке;

-  мощность ядерного энерговыделения в аксиальной ячейке;

-  мощность энерговыделения (фиктивного) в аксиальной ячейке за счет переноса энтальпии стекающими материалами с вышележащих уровней;

-  параметр, определяющий, в случае наличия нескольких тепловых структур, граничащих с одной и той же теплогидравлической ячейкой, долю пара, которая может быть использована для окисления материалов в данной аксиальной ячейке каждого из тепловых элементов;

-  полная масса «доступного» кислорода для окисления материалов (Zr и стали) в данной аксиальной ячейке за данный временной шаг;

-  теплопроводность в аксиальном направлении, если выставлен флаг учета анизотропии тепловодности;