, ,

Принципы подхода к решению научных прикладных задач на примере задачи расчёта защиты реакторов типа ВВЭР (Водо-Водяного Энергетического Реактора)

ИПМ им. РАН, МФТИ (ГУ), IBM

Москва 2009

План презентации

1.  Реактор типа ВВЭР, схема, краткое описание

2.  Характеристики реактора, множество процессов различной природы, протекающих в нём: теплогидравлические, нейтронные, механические

3.  Принципиально различные модели для определения различных характеристик

4.  Симметрия реактора как неизбежность

5.  Прикладная задача – расчёт нейтронного поля, методы Монте-Карло, детерминистический

6.  Основное требование – получение достоверного результата с полным контролем промежуточных точек расчётного процесса

7.  Разработка программ по принципу – каждому реактору своя программа, сложность оценки универсальности программ

Схема реактора ВВЭР-1000, продольный разрез

ВВЭР – Водо-Водяной Энергетический Реактор, в котором вода играет роль замедлителя и теплоносителя

1 — привод СУЗ;

2 — крышка реактора;

3 — корпус реактора;

4 — блок защитных труб (БЗТ);

5 — шахта;

6 — выгородка активной зоны;

7 — топливные сборки (ТВС),

регулирующие стержни;

Реактор ВВЭР-1000, поперечный разрез модели

Активная зона реактора состоит из кассет одинакового размера, имеющих форму правильной шестиугольной призмы. В каждой кассете расположены цилиндрические ТВЭЛы (ТеплоВыделяющий ЭЛемент) и ТВЭГи (ТеплоВыделяющий Элемент с Гадолинием), а также органы СУЗ (Система Управления и Защиты).

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Как кассеты в активной зоне, так и элементы в кассете расположены периодично, подобно медовым сотам.

Множество процессов различной природы в реакторе:

В реакторе происходит множество процессов различной природы:

Ø  Перенос вещества, гидродинамические процессы, то есть процессы, связанные с течением жидкости, быть может, пара

Ø  Перенос тепла, тепловые процессы

Ø  Механические процессы, связанные с деформацией жёстких деталей

Ø  Химические процессы, связанные с химическими реакциями

Ø  Нейтронно-физические процессы, связанные с переносом нейтронов

В общем случае существует взаимодействие между процессами, в частности, замедление нейтронов приводит к нагреванию вещества, то есть влияет на тепловые процессы и т. п.

Поэтому необходимо учитывать сложное взаимодействие между различными физико-химическими процессами.

Трудность в создании единой модели описания

Ø  Задачи гидродинамики: нерегулярная сеть, локальное измельчение

Ø  Задачи нейтронной физики: регулярная сеть для случая детерминистического метода, «по телам» для метода Монте-Карло

Симметрия реактора как неизбежность, что непосредственно учитывается:

Ø  В производстве и эксплуатации

Ø  При расчёте параметров реактора

Симметрия обеспечивает объёмную равномерность процессов, что повышает безопасность эксплуатации реактора.

Принципиальное отличие задач гидродинамики от нейтронно-физических задач

Принципы разработки прикладных программ:

Ø  Контроль результата

Ø  Один реактор – одна программа

Реактор ВВЭР-1000 – описание методом комбинаторной геометрии и растровым методом:

Источник деления в комбинаторной и растровой формах:

Азимутальное распределение плотности потока нейтронов с энергией E>0.5 МэВ в радиационной защите РУ АЭС 2006 вблизи внутренней поверхности корпуса реактора см и блока с образцами-свидетелями при см (132.6 см от низа АЗ). Коэффициент опережения по флюенсу образцов-свидетелей 1.47.

Азимутальное распределение плотности потока нейтронов с энергией E>0.5 МэВ в радиационной защите РУ АЭС 2006 вблизи внутренней поверхности корпуса реактора при см и z=195.67 см (106.57 см от низа АЗ), 8-ая кампания, подпитка 42 ТВС.

Азимутальное распределение плотности потока нейтронов с энергией E>0.5 МэВ в радиационной защите РУ АЭС 2006 на внешней поверхности корпуса реактора при см и z=195.67 см (106.57 см от низа АЗ).

Заключение.

Комплекс программ даёт возможность проводить расчёты защиты реакторов типа ВВЭР, что позволяет сделать суждение о безопасном сроке эксплуатации реактора. Остаётся задача обратного интерфейса для функции ценности, решение которой ускорит расчёт методом Монте-Карло.

Пакет программ CNCSN (http://rsicc. ornl. gov/codes/ccc/ccc7/ccc-726.html, http://nea. fr/abs/html/ccc-0726.html) передан в RSICC (Radiation Safety Information Computational Center, Oak Ridge, USA) и NEA Data Bank (Nuclear Energy Agency, France).

По материалам напечатано две статьи в реферируемом журнале «Атомная Энергия» (2008, май, июнь).

Автор готовится к защите кандидатской диссертации.

Автор искренне благодарит компанию IBM (International Business Machines) за поддержку.

Спасибо!