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

РЕФЕРАТ

Том содержит 44 страниц, 4 рисунка, 11 источников.

Ключевые слова: безопасность АЭС, теплогидравлика, разрушение а.з., численные коды.

              В документе представлено общее описание системного тяжелоаварийного кода РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ, предназначенного, в первую очередь, для моделирования внутрикорпусной фазы запроектных аварий на РУ ВВЭР-1000.

              В документе описаны в целом структура кода РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ, межмодульный интерфейс РАТЕГ/СВЕЧА/ ГЕФЕСТ и др.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

РУ                    Реакторная установка

ЯЭУ                 Ядерная энергетическая установка

а.з.                    Активная зона

ВВЭР-1000      Водо-водяной энергетический реактор (электрическая мощность 1000 МВт)

НКС                 Нижняя камера смешения

УЛС                 Устройство локализации расплава

ВКУ                 Внутрикорпусные устройства

БЗТ                  Блок защитных труб

ДР                    Опорно-дистанционирующая решетка

ПКШ                Подвесная корзина шахты реактора

ЗО                    Защитная оболочка.

САОЗ               Система аварийного охлаждения активной зоны

ТВЭЛ               Тепловыделяющий элемент

ТА                    Тяжелая авария

Содержание

1     Введение. 5

1.1      Общее описание кода. 5

1.1.1 Назначение кода. Область применения. 5

1.1.2 Состав и структура кода. 6

1.1.3 Базы данных по свойствам материалов. 10

1.1.4 Параметры, задаваемые пользователем.. 11

1.1.5 Входные и выходные файлы комплекса. 12

1.1.6 Операционные системы. Языки программирования. Машинная независимость. 12

2     Компоненты кода. 13

2.1      Краткая характеристика программного модуля РАТЕГ. 13

2.1.1 Краткое описание основных моделей программного модуля РАТЕГ. 13

2.1.2 Физические процессы, моделируемые кодом.. 16

2.2      Пакет усовершенствованных моделей разрушения элементов конструкции а.з. и ВКУ ¾ программный модуль СВЕЧА.. 16

2.2.1 Краткое описание основных моделей программного модуля СВЕЧА.. 16

2.2.2 Физические процессы, моделируемые кодом.. 18

2.3      Модуль расчета плавления корзины шахты и корпуса реактора − программный модуль ГЕФЕСТ. 19

2.3.1 Общие сведения. 19

2.3.2 Краткое описание основных моделей программного модуля ГЕФЕСТ. 19

2.3.3 Физические процессы, моделируемые кодом.. 20

3     Обобщенная архитектура комплекса РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ. 22

3.1      Общий алгоритм работы кода. 22

4     Приложение. Межмодульные взаимодействия в комплексе кодов РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ. 25

4.1      Внутренняя организация пакета СВЕЧА: последовательность вызова процедур. 25

4.2      Временная аппроксимация межмодульных связей. 27

4.3      Организация межмодульных связей в комплексе РАТЕГ-СВЕЧА.. 28

4.4      Взаимодействие кодов РАТЕГ и СВЕЧА.. 28

4.5      Взаимодействие кодов РАТЕГ и СВЕЧА с кодом ГЕФЕСТ. 37

4.5.1 Назначение кода ГЕФЕСТ. 37

4.5.2 Принципы организации взаимодействия кода РАТЕГ/СВЕЧА с кодом ГЕФЕСТ под ОС WINDOWS. 39

4.5.3 Практическая организация совместных расчетов по кодам РАТЕГ/СВЕЧА и ГЕФЕСТ  43

5     Литература. 44

1 Введение

              Данный том содержит вводную информацию, необходимую любому пользователю комплекса компьютерных кодов РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ. Этот комплекс теплогидравлических тяжелоаварийных кодов предназначен для численного моделирования внутрикорпусной фазы запроектных аварий на АЭС с реакторами ВВЭР-1000.

              Информация, содержащаяся в томе, охватывает:

-  общую структуру кода, его компоненты;

-  принципы организации обмена информации между модулями и компонентами кода;

-  обзор основных модулей, из которых построен код;

-  краткое описание основных физических процессов, моделируемых кодом;

-  начальные сведения о структуре входных файлов, о синтаксисе входного языка.

1.1 Общее описание кода

1.1.1 Назначение кода. Область применения

              Код РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ представляет собой комплекс компьютерных кодов улучшенной оценки, предназначенный, в первую очередь, для детального численного моделирования физических процессов и явлений на внутрикорпусной фазе запроектных аварий на АЭС с реакторами ВВЭР-1000 (включая обеспечение проекта Ляньюнган в Китае).

              Помимо использования по своему основному назначению, код может быть применен для моделирования рабочих и аварийных режимов работы других ядерных энергетических установок (ЯЭУ), и для моделирования иных сложных термогидравлических систем, экспериментальных установок, стендов и т.д.

              Комплекс предназначен для детального моделирования основных физических процессов и явлений, качество моделирования которых в значительной мере влияет на достоверность результатов анализа последствий запроектной аварии на РУ.

              Разработанный код позволяет моделировать широкий спектр физико-химических явлений и процессов. Этот спектр явлений и процессов включает в себя разнообразные теплогидравлические процессы в РУ, а также процессы окисления материалов, генерации водорода, разрушения элементов конструкций а.з. и ВКУ и другие процессы, существенные для реалистического описания динамики разогрева и изменения геометрии а.з. В круг моделируемых явлений входят как перемещение материалов внутри а.з., так и их перемещение из а.з. в нижнюю камеру смешения (НКС). Процессы (в том числе нестационарные) в НКС на разных стадиях запроектной аварии, разрушение конструкций подвесной корзины шахты реактора, самой шахты реактора, а также процесс выхода материалов в устройство локализации расплава (УЛС) − также моделируются кодом.

1.1.2 Состав и структура кода

              Комплекс компьютерных кодов РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ построен из трех крупных программных модулей, а именно:

-  кода РАТЕГ [ 5.1 ], [ 5.2 ] − осуществляющего моделирование полноконтурной двухжидкостной теплогидравлики;

-  кода СВЕЧА [ 5.3 ], [ 5.4 ] − осуществляющего моделирование физических процессов в элементах конструкций РУ при разрушении активной зоны в ходе тяжелых авариях;

-  кода ГЕФЕСТ [ 5.5 ], [ 5.6 ] – осуществляющего моделирование нестационарных процессов в конструкциях НКС.

              Каждый из трех программных модулей имеет, в свою очередь, модульное строение, если при этом под модулем понимается совокупность процедур, моделирующих некоторое количество связанных друг с другом физических явлений и взаимодействующих с процедурами остальных модулей через относительно небольшое число переменных, расположенных в общих блоках одной программы либо в общей области оперативной памяти компьютера.

              Для обеспечения переносимости кода с платформы на платформу, сам код головного модуля − программы РАТЕГ − реализован в виде отдельных программ: переносимого ядра и интерфейсных программ.

              Собственно РАТЕГ (переносимое ядро) написано на языке FORTRAN90 и может работать в разных операционных системах (WINDOWS95/98/NT/2000/XP, UNIX). Входной и выходной файлы ядра РАТЕГ представляют собой текстовые файлы, которые могут создаваться, редактироваться и просматриваться любым текстовым редактором, что обеспечивает машинную независимость ядра РАТЕГ.