Моделирование обезвоживания открытых систем с помощью программы RELAP5
Аннотация
Существует множество программных средств, хорошо зарекомендовавших себя для проведения расчетного анализа в обосновании безопасности объектов использования атомной энергии. Одним из таких является расчетный код для улучшенной оценки безопасности RELAP5. Изначально его использование ограничивалось расчетами водо-водяных аппаратов, но широкие возможности кода и устойчивые алгоритмы решения гидравлических и теплофизических задач позволяют значительно расширить область его применения. Подобное использование расчетного кода должно быть обосновано как теоретически, так и с помощью верификации с соответствующими экспериментальными данными.
Приведены результаты расчетного моделирования по программе RELAP5. Представлено сравнение расчетных и экспериментальных данных по нагреву системы с низкими тепловыми потоками. Результаты расчета по программе RELAP5 сопоставлены с результатами двух экспериментов.
В первом эксперименте выполнен нагрев воды в открытом теплоизолированном сосуде. За счет испарения уровень воды в сосуде снижался, при этом кипение воды не наблюдалось. Давление в эксперименте — атмосферное. Как только уровень воды снижался ниже обогреваемой части теплового элемента, происходил резкий рост температуры его стенки. Классический подход к моделированию по программе RELAP5 показал существенное расхождение экспериментальных и расчетных данных. После корректировки расчетной модели получено более адекватное совпадение расчетных и экспериментальных результатов.
Второй эксперимент заключался в нагреве обезвоженной системы при различной мощности нагревателя. При ступенчатом наборе мощности нагревателя соответствующим образом менялась и его температура. По результатам сравнения расчетных и экспериментальных данных продемонстрировано существенное влияние механизма аксиальной теплопроводности на процесс разогрева частично обезвоженного нагревательного элемента и предложен способ моделирования продольного перетока тепла вдоль теплового элемента в расчетах по программе RELAP5. Показана возможность применения RELAP5 для моделирования обезвоженной системы. Изложенные верификационные материалы содержат рекомендации по построению расчетных моделей систем с низкими тепловыми потоками, которыми могут служить бассейны выдержки отработавшего топлива на атомных электрических станциях.
Литература
2. Никулин Е.В., Соболев А.В., Волков Ю.В. Оценка показателей безопасности для реактора типа МБИР с помощью расчетного кода RELAP // Известия высших учебных заведений. Серия «Ядерная энергетика». 2014. № 3. С. 35—42.
3. Фадеев Ю.П. и др. Проектные решения реакторной установки РИТМ-200, предназначенные обеспечить экологически безопасную и экономически эффективную эксплуатацию универсального атомного ледокола на арктических трассах // Арктика: экология и экономика. 2014. № 3 (15). С. 86—91.
4. Лепехин А.Н. и др. Анализ аварий c потерей теплоносителя по кодам КОРСАР/BR и RELAP/ SCDAPSIM/MOD3.4 на установке РИТМ.200 при подключении пассивных систем безопасности // Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2017. № 1 (7). С. 29—40.
5. Dean Wang, Yoder G.L., Pointerb D.W., Holcomb D.E. Thermal Hydraulics Analysis of the Advanced High Temperature Reactor // Nuclear Eng. Design. 2015. No. 294. Pp. 73—85.
6. Richard J. e. a. Implementation of Liquid Salt Working Fluids Into TRACE, Proceedings of ICAPP. 2014. V. 3. Pp. 1775—1785.
7. Шараевский Г.И. Проблемы валидации исходного аварийного события Чернобыльской катастрофы // Ядерна та радіаційна безпека. 2016. № 1 (96). С. 20—27.
8. Осипов А.М. и др. Экспериментальное исследование нагрева систем с низкими тепловыми потоками // Атомная энергия. 2019. № 126 (6). С. 307—311.
9. Осипов А.М. и др. Расчетное моделирование систем с низкими тепловыми потоками // Атомная энергия. 2019. № 126 (2). С. 76—80.
10. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М.: Мир, 1983.
---
Для цитирования: Брагин Е.Ю., Гольцев А.О., Ильин А.В., Осипов А.М., Прохоренков С.В., Смирнова А.К. Моделирование обезвоживания открытых систем с помощью программы RELAP5 // Вестник МЭИ. 2020. № 2. С. 19—25. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-2-19-25.
#
1. Pasport Programmnogo Sredstva № 409 ot 08.12.2016 g. dlya Teplogidravlicheskikh Raschetov Perekhodnykh i Avariynykh Rezhimov Reaktornykh Ustanovok RBMK RELAP5/mod3.2. M.: Rostekhnadzor, 2016. (in Russian).
2. Nikulin E.V., Sobolev A.V., Volkov Yu.V. Ocenka Pokazateley Bezopasnosti dlya Reaktora Tipa MBIR s Pomoshch'yu Raschetnogo koda RELAP. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Seriya «Yadernaya Energetika». 2014;3:35—42. (in Russian).
3. Fadeev Yu.P. i dr. Proektnye Resheniya Reaktornoy Ustanovki RITM-200, Prednaznachennye Obespechit' Ekologicheski Bezopasnuyu i Ekonomicheski Effektivnuyu Ekspluataciyu Universal'nogo Atomnogo Ledokola na Arkticheskikh Trassakh. Arktika: Ekologiya i ekonomika. 2014;3 (15):86—91. (in Russian).
4. Lepekhin A.N. i dr. Analiz Avariy c Poterey Teplonositelya po Kodam KORSAR/BR i RELAP/ SCDAPSIM/MOD3.4 na Ustanovke RITM.200 pri Podklyuchenii Passivnykh Sistem Bezopasnosti. Tekhnologii Obespecheniya Zhiznennogo Cikla Yadernykh Energeticheskikh Ustanovok. 2017;1 (7):29—40. (in Russian).
5. Dean Wang, Yoder G.L., Pointerb D.W., Holcomb D.E. Thermal Hydraulics Analysis of the Advanced High Temperature Reactor. Nuclear Eng. Design. 2015;294:73—85.
6. Richard J. e. a. Implementation of Liquid Salt Working Fluids Into TRACE, Proceedings of ICAPP. 2014;3:1775—1785.
7. Sharaevskiy G.I. Problemy Validacii Iskhodnogo Avariynogo Sobytiya Chernobyl'skoy Katastrofy. Yaderna ta Radіacіyna Bezpeka. 2016;1 (96):20—27. (in Russian).
8. Osipov A.M. i dr. Eksperimental'noe Issledovanie Nagreva Sistem s Nizkimi Teplovymi Potokami. Atomnaya Energiya. 2019;126 (6):307—311. (in Russian).
9. Osipov A.M. i dr. Raschetnoe Modelirovanie Sistem s Nizkimi Teplovymi Potokami. Atomnaya Energiya. 2019;126 (2):76—80. (in Russian).
10. Kreyt F., Blek U. Osnovy Teploperedachi. M.: Mir, 1983. (in Russian).
---
For citation: Bragin E.Yu., Gol′tsev A.O., Il′yin A.V., Osipov A.M., Prokhorenkov S.V., Smirnova A.K. Modeling the Dewatering of Open Systems Using the RELAP5 Code. Bulletin of MPEI. 2020;2:19—25. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-2-19-25.
