Расширенное тестирование и верификация модернизированного кода РАТЕГ в составе расчетного комплекса РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ: Итоговый отчет о НИР

Инв.№ 90-12/01-26-06

УДК 621.039.514

№ госрегистрации 2027734009015

УТВЕРЖДАЮ Директор ИПБ ЯЭ РНЦ "Курчатовский Институт" ________Д.Ф.Цуриков декабрь    2006 г.

Итоговый отчет о НИР

по договору № 885  ИПБЯЭ-ИБРАЭ

«Расширенное тестирование и  верификация  модернизированного кода РАТЕГ в составе расчетного комплекса РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ»

Москва

2006 г.

СПИСОК ИСПОЛНИТЕЛЕЙ

Руководитель работы, Зам. директора ИПБ ЯЭ РНЦ КИ		В.Б.Проклов
	подпись, дата
Начальник лаборатории		С.С.Пылев
	подпись, дата
Ведущий научный сотрудник		А.С.Девкин
	подпись, дата
Старший инженер		В.Л.Рогинская
	подпись, дата
Научный сотрудник		Д.Ю.Томащик
	подпись, дата
Ведущий научный сотрудник		Г.Н.Полетаев
	подпись, дата
Научный сотрудник		Е.Ю.Щепетильников
	подпись, дата
Нормоконтролер		Л.С.Рыбина
	подпись, дата

РЕФЕРАТ

СОДЕРЖАНИЕ

1.      Введение.. 6

2.      Тесты с аналитическим решением... 7

2.1.      Манометр. 7

2.2.      Стационарное течение в обогреваемом канале. 8

2.2.1.       Постановка задачи. Аналитическое решение. 8

3.      Оценка достоверности кода на отдельных физических явлениях.. 13

3.1.      Кипение недогретого теплоносителя в трубах. 13

3.2.      Конденсация пара в недогретой воде в вертикальном канале. 15

3.3.      Оценка достоверности кода при расчете течения равновесной пароводяной смеси в вертикальной трубе. 20

3.3.1.       Описание нодализационной схемы.. 20

3.3.2.       Подъемное течение равновесной пароводяной смеси в вертикальной трубе. 21

3.3.3.       Опускное течение равновесной пароводяной смеси в вертикальной трубе. 24

3.3.4.       Опускное течение равновесной пароводяной смеси в вертикальной трубе при малых скоростях. 29

3.4.      Стационарное течение водо-воздушной смеси в горизонтальной необогреваемой трубе. 33

3.5.      Повторное увлажнение. 36

3.5.1.       Эксперименты на установке FLECHT.. 36

3.5.2.       Эксперименты Беннетта. 38

3.6.      Оценка достоверности описания кодом процесса выкипания сборки  42

3.7.      Вытеснение гидрозатвора на полномасштабной установке IVO   48

3.7.1.       Нодализационная схема полномасштабной установки IVO   49

3.7.2.       Результаты  расчетов. 50

4.      Результаты оценки достоверности кода по экспериментам на интегральных установках.. 52

4.1.      Расчет эксперимента с большой течью ГТ 2х25-02 по коду РАТЕГ  52

4.1.1.       Начальное состояние. 52

4.1.2.       Результаты расчета. 53

4.1.3.       Выводы.. 56

4.1.4.       Сравнение результатов расчета и данных измерений в эксперименте ГТ 2х25-02. 57

4.2.      Малая течь (4%) из холодной нитки ГЦТ на стенде ПСБ ВВЭР. 77

4.2.1.       Начальное состояние. 78

4.2.2.       Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных  80

4.2.3.       Выводы.. 82

5.      Расчетная схема РУ с ВВЭР-1000. 96

5.1.      Построение гидравлической схемы РУ.. 96

5.1.1.       Моделирование реактора. 96

5.1.2.       Циркуляционные петли. 99

5.1.3.       Модель парогенератора по первому контуру. 99

5.1.4.       Модель ГЦНА.. 99

5.1.5.       Модель компенсатора давления. 100

5.1.6.       Модель узлов истечения. 100

5.1.7.       Моделирование ГЕ первой ступени. 100

5.1.8.       Модель второго контура. 105

5.1.9.       Система гидроемкостей второй ступени. 107

5.1.10.     СПОТ ПГ. 109

5.2.      Пример моделирования аварии с большой течью на РУ ВВЭР-1000/В428. 111

6.      Заключение.. 120

6.1.      Совершенствование численной схемы кода. 120

6.2.      Совершенствование системы замыкающих соотношений. 121

7.      Литература.. 122

1.  Введение

Верификация теплогидравлических системных кодов является чрезвычайно сложным и трудоемким процессом, который должен выполняться каждый раз после выпуска очередной новой версии кода. Предыдущие версии кода, вплоть до версии РАТЕГ-04-06 были достаточно полно верифицированы. Однако в дальнейшей работе в код были внесены существенные изменения, касавшиеся, в основном, совершенствованию системы замыкающих соотношений. Основными изменениями, внесенными в код были следующие:

- введение в код детальной карты режимов течения двухфазного теплоносителя, включающей в себя и закризисные и переходные режимы теплообмена;

- включение в код методики расчета межфазного трения, основанной на методике кода RELAP5/MOD3, но существенно переработанной и модернизированной;

- изменение методики расчета кризиса теплоотдачи на более совершенную, основанную на скелетных таблицах Гроенвельда;

- введение в код новых зависимостей для расчета свойств воды и водяного пара;

- модификация модели закризного теплообмена;

- внесение в код новой модели повторного увлажнения, включающей в себя методику учета осевой теплопроводности, основанной на аналитическом решении.

Работа отдельных моделей из перечисленных проверялась на этапе разработки методик, однако достоверность кода во всей совокупности внесенных изменений должна быть проведена ввиду возможного (и, как правило, обязательного) влияния работы отдельных моделей друг на друга.

Данный отчет посвящен  верификации системного термогидравлического кода  РАТЕГ, со всеми вышеперечисленными изменениями, внесенными в него.

Набор тестов, которые ранее были исползованы для верификации был обусловлен, с одной стороны стремлением  проверить в первую очередь модели, играющие определяющую роль при моделировании аварий  с потерей теплоносителя на РУ ВВЭР1000, с другой – доступными для авторов экспериментальными данными. В настоящем отчете ряд тестов был добавлен для проверки новых моделей, внесенных в код.

2.  Тесты с аналитическим решением

2.1.  Манометр

Моделировалось колебания в U – образном водяном манометре со следующими характеристиками: диаметр 0.1 м, высота 4 м, полная длина 11 м, длина заполненной части L=7 м. Манометр открыт в атмосферу. В расчете использовалась равномерная расчетная сетка со стороной ячеек 0.5 м. Период колебания такого манометра определяется формулой  , что дает Т=3.755с. На рисунке 1 приведена расчетная амплитуда колебания маятника. Расчетный период колебания равен 3.8с, что почти точно совпадает с аналитическим решением.

Рис. 1 Поведение уровня теплоносителя

2.2.  Стационарное течение в обогреваемом канале

2.2.1.  Постановка задачи. Аналитическое решение.

Для проверки точности термогидравлических программ в описании процессов теплопереноса в твэлах и теплообмена твэла с теплоносителем создана тестовая задача, имеющая аналитическое решение. Рассматривается течение в канале обогреваемом стержневым твэлом (рисунок 1), с длиной обогреваемой части - L. Геометрия поперечного сечения твэла приведена на рисунке 2. На верхней границе канала задано давление, а на нижней - расход теплоносителя и его температура.