Расширенное тестирование и верификация модернизированного кода РАТЕГ в составе расчетного комплекса РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ: Итоговый отчет о НИР, страница 15

Hefest View Picture
Generated by Hefest View

Рис. 135 Остаток материалов на момент завершения выхода

6.  Заключение

            Проведенная верификация модуля РАТЕГ показала, что код вполне достоверно описывает значительную часть процессов, протекающих в отдельных элементах контура АЭС и в контуре в целом (причем, как по первому, так и второму контуру). Внесенные в последнюю версию кода изменения привели к более точному предсказанию ряда явлений. Однако, существует ряд сложностей, которые препятствуют  его использованю, как кода «улучшенной оценки».        Основными направлениями, по которым следует вести работу, для того, чтобы код встал в один ряд с такими кодами, как RELAP5, CATHARE и TRACE являются, как показал опыт, следующие.

6.1. Совершенствование численной схемы кода

            Существующая методика базируется на решении уравнений сохранения: массы, энергии и импульса, записываемых раздельно для каждой фазы. Решаемая в коде система состоит из 6 дифференциальных уравнений в частных производных, которая решается численно. При численной аппроксимации уравнений призводные в уравнениях заменяются конечными разностями. При этом возможны две ситуации: явная и неявная аппроксимация. В первом случае очень просто решается система получающихся алгебраических уравнений, легко прослеживаются фронты и разрывы, но имеется существенное ограничение на временной шаг. Во втором случае имеются значительные сложности решения системы алгебраических уравнений, но ограничения на временной шаг на порядки снижаются (на 2-3 порядка). В большинстве существующих кодов, в том числе и в коде РАТЕГ применяется комбинированная аппроксимация, которая соединяет в себе достоинства и недостатки обеих методик. Методика численного режения системы уравнений кода РАТЕГ также не свободна от недостатков: значительное ограничение на временной шаг, размывание фронтов и разрывов, неустойчивость счета, сложность при решении алгебраических уравнений. Поэтому первейшей задачей совершенствования кода является улучшение методики численного решения уравнений теплогидравлики. Она должна обладать следующими свойствами: позволять вести расчет с приемлемыми затратами машинного времени (с возможной модификацией системы к более простому виду для случаев пренебрежения звуковыми эффектами), быть устойчивой, по крайней мере, при временных шагах, определяемых материальным условием Куранта (Δt<Δz/W, где Δt – временной шаг,   Δz- пространственный шаг, W- скорость потока). Кроме того, методика должна обеспечивать отсутствие размывания  фронтов функций и быть устойчивой при любых разумных наборах замыкающих соотношений.

            Еще одним требованием к численной методике является возможность учета 3-х мерности в потоке теплоносителя (в крайнем случае, на уровне возможности наличия претоков между параллельными каналами или объемами)

6.2. Совершенствование системы замыкающих соотношений.

            В настоящем виде система замыкающих соотношений кода РАТЕГ  достаточно глубоко и всесторонне проработана, за исключением блока расчета межфазного теплообмена. Правильное и детальное включение последнего, к сожалению, невозможно осуществить без наличия устойчивой разностной схемы. Имеющаяся в настоящее время схема, позволяет включать межфазный теплообмен в не полном объеме.

            Другими слабыми местами кода являются два явления: закризисная теплоотдача при низких параметрах теплоносителя и критический расход теплоносителя. Существующие в коде модели недостаточно точны. Требуется их более широкая проверка и, скорее всего,  работа по их совершенствованию.

7.  Литература

1.  Бартоломей Г.Г., Брантов В.Г., Молочников Ю.С. и др. Экспериментальное исследование истинного объёмного паросодержания при кипении с недогревом в трубах.  Теплоэнергетика,  №3, 1982 стр. 20-22.

2.  O.Zeitoun, M.Shoukri. Measurement of interfacial area concentration in subcooled liquid-vapor flow. Nucl. Eng. and Des., v. 152, 1994, pp.243-255.

3.  Лобачев А.Г., Захарова Э.А., Кольчугин Б.А. Объемные концентрации фаз при подъемном и опускном движении адиабатного двухфазного потока в каналах различной геометрии. Тепло- и массоперенос, Т.2  Минск, 1972 г. с. 299-308..

4.   Арманд А.А. Сопротивление при движении двухфазной системы по горизонтальным трубам. Известия ВТИ, №1, 1946, с. 16-23 

5.  Bennett A.W., Hewitt G.F., Kearsey H.A. and Keeys R.K.F., The wetting of hot surfaces by water in a steam environment at high pressures, AERE-R5146 (1966).

6.   Cadek F.F., Dominicis D.P., Leyse R.H. PWR-FLECHT final report. US AEC Report WCAP-7665, NTIS, 1971.

7.  (Murao, 1978): Y.Murao. Correlation of quench phenomena for bottom flooding during LOCA, J. Nucl. Sci. Tech., 15 (1978) pp. 875-885.

8.  Aksan N.,  Analytis G. Th. Boil-Off Experiments with the EIR_NEPTUN Facility: Analysis and Code Assessment Overview Report. NUREG/IA-0040, EIR-Bericht Nr.629, NRC, 1992.

9.  Девкин А.С, Томащик Д.Ю., Никульшин В.Е. Усовершенствование моделей закризисного теплообмена и повторного увлажнения теплогидравлического модуля РАТЕГ версии 2.42 Отчет ИПБ ЯЭ РНЦ КИ,  2004г.,Инв. № 90-12/01-07-03/

10.  Девкин А.С., Анализ эксперимента с вытеснением гидрозатвора на установке IVO с помощью кода RELAP5/MOD3. - Отчет РНЦ КИ, N08/94,24.06.94, 1994

11.  Рогинская В.Л., Пылев С.С. Верификация кода РАТЕГ на интегральных экспериментах с потерей теплоносителя  на стенде ПСБ ВВЭР", Отчет ИПБ ЯЭ, РНЦ КИ, 2004г., Инв № 90-12/01-25 -04

12.  . Разработка первой редакции документации к постановке стандартной проблемы INSCSP-PSBV1 для валидации кодов применительно к ВВЭР-1000. Геометрические характеристики элементов стенда ПСБ-ВВЭР. Отчет о НИР (промежуточный) / ЭНИЦ ВНИИАЭС – 2002282. Руководитель работы И.В. Елкин, Ответственный исполнитель И.А. Липатов, исполнители С.М. Никонов, Г.И. Дрёмин, С.А. Галчанская и др. Электрогорск, 2002.