- динамика изменения температурных полей в объеме и на границах тепловых элементов с учетом термодинамики происходящих в материалах а.з. физико-химических превращений. В частности, должен производиться учет тепловыделения за счет теплоты химических реакций окисления, а также за счет переноса энергии стекающим расплавленным веществом;
- определение конвективных и радиационных тепловых потоков на границах ТЭ, зависящих, в первую очередь, от соотношения температур на различных поверхностях и в теплоносителе;
- поступление водорода, выделившегося в результате химических реакций, в каналы, граничащие с ТЭ; влияние, оказываемое присутствием водорода в каналах, на теплогидравлические процессы в контурах РУ (в частности, на режимы течения теплоносителя в каналах и на режимы теплообмена), а также обратное влияние примеси водорода в канале на протекание химических реакций в объеме тепловых элементов (образование «водородной подушки», абсорбция водорода);
- образование блокировок (частичных либо полных) проходного сечения каналов вследствие стекания расплавленных материалов из выше расположенных ячеек тепловых элементов в низлежащие ячейки и застывания, теплового расширения, химических реакций, идущих с изменением объема веществ, а также разрушения оболочек ТЭ (по механизму «распухания»). В результате могут радикально меняться потоки теплоносителя и на несколько порядков увеличиваться гидродинамические сопротивления, что способно оказывать сильное воздействие на протекание рассматриваемых аварий;
- обратное к наступлению блокировки проходного сечения явление, когда проходное сечение и гидродинамический объем ячеек увеличивается вследствие полного распада твердых структур на некоторых высотных уровнях, что также приводит к увеличению потока теплоносителя и изменению режимов течения и теплообмена;
Решение задачи распределения температур внутри тепловых элементов производится в РАТЕГе (см. файл radius.f90), причем может быть выбрана размерность задачи (1 либо 2: то есть там, где перенос тепла вдоль оси теплового элемента не существенен, он может быть «выключен»). Может быть выбран также способ построения сетки для решения разностной задачи.
При решении задачи определения поля температур внутри теплового элемента используются значения температур с предыдущего временного шага РАТЕГ. На основе этих температур в СВЕЧЕ вычисляются плотность, теплоемкость, теплопроводность материалов, из которых состоят в данный момент физические слои. В СВЕЧЕ рассчитываются изменения, происходящие в химическом составе слоев, определяются плотность ядерного и химического энерговыделения. Затем термодинамические параметры материалов, плотности энерговыделения и масса водорода, выделившегося в результате химических реакций, передаются в РАТЕГ. РАТЕГ добавляет к совокупности полученных из СВЕЧИ параметров плотности тепловых потоков на границах тепловых элементов и на базе всех перечисленных параметров определяет новое распределение температур в объеме тепловых элементов и на их границах. Значения температуры на границах тепловых элементов вновь используются для определения как конвективных (посредством корреляций для теплообмена при различных режимах течения), так и радиационных тепловых потоков между поверхностями тепловых структур (при достаточно высоких температурах и достаточно большой концентрации пара в гидродинамических каналах, граничащих с излучающими поверхностями). Все тепловые потоки определяются процедурами РАТЕГа.
Рассмотрение блокировок проходного сечения каналов в настоящей версии пакета проводится на основе простейшей модели, когда считается, что блокировка наступает при выполнении критерия уменьшения проходного сечения канала до заданной доли исходного проходного сечения.
Назначением программного комплекса ГЕФЕСТ является моделирование физических процессов при перемещении материалов из а.з. и при разрушении конструкций нижней части РУ: дистанционирующей решетки (ДР), подвесной корзины шахты (ПКШ), корпуса реактора.
В качестве метода решения задачи используется метод конечных элементов (МКЭ) [ 5.10 ], [ 5.11 ]. При разработке моделей физических процессов в НКС, идущих при развитии тяжелой аварии, принимались во внимание следующие требования и факторы:
- модель должна отвечать определенному сценарию – принимаемой последовательности событий развития аварии, но при этом допускать достаточно широкий спектр вариаций сценария;
- погрешность учета физических факторов в модели должна находиться в пределах неопределенностей анализа тяжелой аварии в целом;
- точность численных методов и дискретных моделей конструкций должна быть по возможности высокой, чтобы не вносить дополнительных погрешностей;
- программа должна считать быстро, чтобы была возможность проведения многовариантных расчетов;
- в расчетах следует следить за соблюдением сохранения массы и энергии, поскольку энергетика моделируемого процесса и распределение мощности остаточного тепловыделения служит основным фактором, определяющим темп развития аварии.
Процесс разрушения конструкций нижней части РУ рассматривается как многостадийный процесс, при этом на каждой стадии используется свое КЭ разбиение, построенное под предполагаемую конфигурацию материалов и конструкций НКС. Для проведения расчета "сквозным" образом предусмотрено автоматическое прекращение очередного вычислительного процесса, когда в задаче физически достигнута определенная конечная стадия, и запуск следующего процесса-задачи с передачей совокупности необходимых данных от предыдущего. К примеру, при гипотетической аварии с центральным разрушением ДР эти задачи-процессы — следующие:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.