Основные модели интегрального пакета СВЕЧА могут быть разбиты на следующие большие группы:
- модель физико-химических процессов окисления защитных оболочек ТВЭЛов и их химического взаимодействия с топливными таблетками (модель основывается на численном решении диффузионной задачи по многослойной структуре окисляющегося ТВЭЛа);
- модель процессов разрушения ТВЭЛов, вызванных растворением таблетки UO2 жидким циркалоем (на основе решения конвективного уравнения массопереноса для жидкой фазы и диффузионного уравнения для твердой фазы; модель описывает стадию насыщения раствора (“saturation”) и стадию выделения из раствора (“precipitation”), а также учитывает влияние оксидного слоя оболочки при одновременном растворении UO2 и ZrO2);
- модель механического поведения оболочек ТВЭЛов, описывающая деформацию многослойной структуры с учетом зависимости физико-химических свойств оболочки от температуры, концентрации кислорода, скорости деформации и др.;
- модель перемещения расплавленных материалов а.з. (основана на численном решении усредненных гидродинамических уравнений, учитывающих граничные условия «расплав — твердая структура», «расплав — теплоноситель», капиллярные эффекты и др.; анализ процессов разрушения ТВЭЛов с учетом различных типов течения расплава: капля, струя, пленка).
- модель физико-химических процессов окисления нержавеющей стали ВКУ, выделения водорода и разрушения стальных конструкций в ходе тяжелой аварии (основана на решении параболического уравнения для привеса кислорода);
- модель радиационного теплообмена между тепловыми структурами а.з. и ВКУ, с учетом изменения геометрии тепловых структур при деградации а.з.;
- модель, описывающий теплоперенос через газовый зазор под оболочкой ТВЭЛов (определение давления под оболочкой, конвекционный, конвективный и радиационный теплоперенос);
- модель теплового расширения материалов (как чистых веществ, так и смесей; она также описывает явления возникновения и «схлопывания» щелей между слоями);
- модель расчета свойств простых материалов и их смесей (связь с базой данных свойств материалов);
- модель перемещения участков ТВЭЛов и других структур как целое при образовании участков, имеющих массу, меньшую некоторой заданной величины;
- модель описания плавления материалов (учет энергетики фазового перехода, анализ изменения геометрии);
- модель описания формирования блокады канала с теплоносителем;
- модель вычисления источников тепла в элементах конструкции при перемещении материалов (анализ распределения масс и энтальпий материалов по слоям);
- модель электрического нагрева элементов конструкции (тепловыделение вычисляется с учетом изменения электросопротивления с температурой и изменений геометрии)
- и т.д.
Совокупность моделей, входящих в пакет, позволяет описать поведение ТВЭЛов и сборки от номинального состояния до полного обрушения а.з. РУ ВВЭР-1000.
Включение в расчет (или выключение из него) для большинства моделей может быть выполнено посредством указания соответствующих опций во входном файле задачи. Описание опций и параметров см. в томе 9 настоящей документации.
Подробное описание составных компонентов пакета СВЕЧА и результаты их верификации приводятся в томе 3, результаты верификации и тестирования объединенного кода РАТЕГ/СВЕЧА на ряде экспериментов приведены в томе 13 настоящей документации.
Разрабатываемый комплекс предназначен для детального моделирования различных физических процессов и явлений, качество моделирования которых в значительной мере влияет на достоверность результатов анализа запроектной аварии РУ ВВЭР [ 5.9 ]:
- внешнее окисление Zr оболочки паром
- двустороннее окисление Zr оболочки паром, возникающее при разрушении оболочки и попадании пара в зазор между топливом и таблеткой;
- выделение водорода в результате реакций окисления Zr;
- влияния растрескивания оксидного слоя на скорость окисления Zr;
- прекращение роста оксидных пленок в Zr оболочке в условиях кислородного голодания, и уменьшение их толщины вплоть до полного исчезновения
- одновременное существование в определенном диапазоне температур (свыше 1500°C) двух фаз оксида ZrO2 тетрагональной и кубической.
- взаимодействие UO2 топлива с Zr оболочкой “ в твердой фазе ” (при температурах ниже точки плавления Zr).
- растворения UO2 топлива и образование керамических (U,Zr)O2-x частиц в расплаве при одновременном взаимодействии расплавленного Zr c UO2 топливом и слоем внешнего оксида ZrO2
- окисление U-Zr-O смеси.
- изменение конфигурации активной зоны вследствие перемещения расплава;
- наступление блокировки каналов теплоносителя в результате стекания расплава;
- разрушение ТВЭЛов при тяжелой аварии, включая разгерметизацию с выходом продуктов деления и вытекание расплава из-под окислившейся оболочки;
- перенос значительного количества тепла со стекающим расплавом вниз;
- интенсивное окисление расплава в паровой атмосфере, в процессе его стекания;
- окисление стальных конструкций а.з. и ВКУ;
- формирование оксидов железа, хрома и никеля в процессе окисления нержавеющей стали;
- выделение водорода в результате реакций окисления стали;
- тепловой эффект реакций окисления;
- двустороннее окисление труб БЗТ в ходе аварии;
- окисление в условиях “кислородного голодания”;
- теплопередача между различными областями внутри корпуса реактора, включая перенос энергии излучением и естественной циркуляцией теплоносителя;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.