RELAP5程序基于敏感性分析的再淹没模型改进

再淹没现象是大破口失水事故的第3阶段,也是阻止事故向严重事故发展的最重要的阶段。为了提高RELAP5程序对再淹没现象的计算准确度,本文对现象涉及到的各流型的本构关系模型进行了敏感性分析,选择了对关注的结果影响较大的模型参数,包括包壳峰值温度(PCT)和润湿时间,并结合目前一些较新的研究成果对模型进行改进。考虑阻塞部件的再淹没实验(FEBA)是本文研究选择的验证实验。通过对FEBA实验6个典型工况的建模对比,证明了改进的模型可以有效地提高预测结果的准确性。     

RELAP5程序再淹没现象物理模型的敏感性分析

为了加深对再淹没现象的理解和对主流系统程序进行改进,对德国的FEBA台架试验用RELAP5/MOD3.2程序建模计算并与实验数据比较。结果表明:包壳温度的计算值明显低于实验结果,计算所得的再淹没开始时间也早于实验值。对与再淹没现象有关的重要物理模型参数进行敏感性分析表明:气泡液滴的相间摩擦系数、弥散流的相界面对气相的传热系数、壁面对液相的摩擦系数、膜态沸腾壁面对气相和液相的传热系数以及相界面的最小液滴直径等参数对计算结果的影响较大,后续工作可以对这些参数及其所在模型做重点研究。     

COSINE软件包组件计算程序LATC的燃耗计算模块开发与验证

燃耗计算是反应堆组件参数计算程序的核心功能之一,其计算精度直接影响堆芯物理计算精度。本文系统研究了组件参数计算程序中燃耗计算方法,建立了燃耗计算理论模型,给出了能有效解决燃耗方程刚性的数值方法,根据此方法编制了LATC程序的燃耗计算模块并进行了数值验证。计算结果表明,该燃耗计算模块精度较高,在大燃耗步、深燃耗下仍可得到合理可信的结果。     

COSINE软件包组件参数计算程序LATC中SN输运模块的开发与初步验证

本文论述了组件参数计算程序LATC的离散纵标（S_N）输运模块的理论模型。通过对基准问题的校验,验证了自主开发的组件参数计算程序LATC中基于一维、二维S_N理论及扩散综合加速收敛方法的输运模块。结果表明,LATC组件参数计算程序的S_N输运模块与基准解吻合良好,初步验证了LATC组件参数计算程序的S_N输运模块的正确性。     

RELAP5再淹没临界后传热模型不确定性研究

在大破口失水事故最佳估算加不确定性分析中,再淹没临界后传热模型的不确定性评价研究十分关键。本文针对RELAP5再淹没临界后传热模型展开研究,选取Weisman在0.1~0.4 MPa条件下进行的圆管过渡沸腾试验数据对再淹没过渡沸腾关系式进行评价,选取爱达荷国家实验室（INEL）低压下的圆管膜态沸腾试验数据对再淹没膜态沸腾关系式进行评价,给出其概率分布类型和范围,为进行大破口失水事故不确定性分析打下基础。     

蒸汽发生器地震反应分析及参数敏感性研究

蒸汽发生器是排出反应堆堆芯产生热量的主要设备,是反应堆冷却剂系统压力边界的一部分。其为抗震I类设备,须对其进行地震反应分析。本文建立了蒸汽发生器地震反应分析模型,地震反应分析模型包含汽水分离器组件和管束组件等内件。两个蒸汽发生器模型与一回路管道和压力容器串联,进行地震反应分析,获得地震载荷下的应力结果。同时,本文还就地震反应分析结果对各参数的敏感性做了研究,其中包括另一台蒸汽发生器、支撑、抗振条设置等的影响。研究结果表明,地震反应结果对设备支撑和抗振条设置特别敏感。本文总结了这些参数对分析和设计的指导性意见,供后续核电站蒸汽发生器设计和研发时参考和关注。     

核动力装置非能动系统可靠性及参数敏感性分析

在非能动安全功能可靠性方法(RMPS)框架下,对某型核动力装置非能动余热排出系统原理性试验系统的热工水力可靠性(TH-R)进行评估,并对影响系统可靠性的不确定性参数进行敏感性分析。相关结论有助于从可靠性角度增强对该非能动余热排出系统热工水力过程不确定性的认识,可用于指导系统的设计优化及运行管理。     

聚变-裂变混合能源堆球模型参数敏感性分析

在聚变-裂变混合能源堆球模型基础上,使用蒙特卡罗方法中子学程序对中子源、铀水体积比、产氚区等相关参数进行了中子学的敏感性计算。分析了各参数对混合能源堆能量放大倍数M和氚增殖比TBR的影响,并总结其基本规律,为开展进一步的混合能源堆概念设计提供了重要参考。     

两流体方法相间界面力模型参数敏感性分析研究

基于两流体方法对动量传递模型中各界面力模型和关键参数进行了参数敏感性分析,研究了界面力模型和关键参数对轴向和加热段末端径向参数分布的影响程度和规律,并借助整体效应实验结果对结算结果进行了对比分析。研究表明,在轴向参数影响方面,不同曳力模型由于基本假设不同,对轴向平均空泡份额会产生一定影响,非曳力模型对轴向参数分布基本无影响。在径向参数分布影响方面,曳力模型对其基本无影响,非曳力中湍流分散力和升力对于近壁区域的空泡份额峰值和对径向空泡份额分布具有显著影响,壁面润滑力对壁面空泡份额峰值具有一定影响。虚质量力对轴向和径向参数分布均无显著影响,在流动过冷沸腾计算研究中可予以忽略。     

基于RELAP5的窄缝通道再淹没模型适应性研究

基于Saxena窄缝通道再淹没实验,评价RELAP5再淹没模型对窄缝通道的适用性。研究表明,现有的RELAP5程序高估了骤冷前沿推进速率,对于壁面温度的预测也存在较大偏差。结合国内外对窄缝通道临界后热工水力特性的认识,从热工水力机理出发分别对RELAP5再淹没相间摩擦、单相蒸汽传热、膜态沸腾传热、临界热流密度等模型进行修改,初步建立窄缝通道再淹没计算模型。该模型计算结果与Saxena实验结果符合较好。     

COSINE软件包堆芯物理分析程序CORE开发与初步测试验证

堆芯物理分析程序CORE是1个少群、一维、二维、三维稳态节块法程序,用于压水堆堆芯设计和分析。COSINE软件包是大型压水堆国家重大专项软件自主化课题中的一部分,CORE是COSINE软件包的1个子程序系统,CORE第1版采用节块展开法（NEM）进行二维、三维扩散计算,采用差分法进行一维扩散计算,截面处理采用插值表的方式,燃耗计算采用带预估修正的宏观燃耗计算方法,精细功率重构采用调制方法。目前CORE的核心模块已完成,并进行了初步测试验证,结果表明其扩散求解模块基本满足功能和精度要求。     

RMC程序敏感性分析功能的并行策略与验证

针对堆用蒙特卡罗程序(RMC)中的有效增殖系数(keff)敏感性分析功能,为提高计算效率并降低内存占用,在RMC中实现了分别基于下一代裂变中子数以及中子产生率的伴随注量率估计方法的2种并行策略,并使用无限均匀介质多群算例和连续能量算例对该功能进行验证。结果表明,2种并行策略所求得的敏感性系数均与解析解、蒙特卡罗粒子输运程序(MCNP6)的计算结果吻合良好,计算速度为MCNP6的3倍左右,统计不同核素的总截面敏感性系数的品质因子为MCNP6的4~8倍左右。     

基于Newton-Raphson算法的COSINE热工水力程序安注箱模块研发

COSINE软件包是国家核电技术有限公司北京软件技术中心自主研发的堆芯设计和安全分析一体化软件包,安注箱是该软件包用于压水堆核电厂主回路分析的重要设备。本文介绍了基于NewtonRaphson算法建立的安注箱模型,该模型采用半隐式离散方法,程序的四个守恒方程采用有限体积法,其方程分别为:不凝气体质量守恒方程,液相质量守恒方程、气相动量守恒方程以及气相能量守恒方程。守恒方程考虑惯性力,壁面摩擦,局部阻力损失以及重力等因素影响。利用COSINE安注箱模型和参考程序RELAP5计算结果对比,两者计算结果误差较小,吻合较好;结果表明:COSINE安注箱模型能正确模拟安注箱,个别情况下COSINE安注箱模块更具稳定性和收敛性。     

COSINE系统分析程序模型评估需求分析

COSINE是我国首个完全自主开发的用于核反应堆设计与安全分析的软件包,其系统分析程序具有保守模型与最佳估算模型两个版本。依据国际最新的评价模型开发与评估方法——EMDAP方法,对COSINE系统程序的保守模型和应用于最佳估算大破口失水事故(LOCA)事故分析的最佳估算模型所需评估的重要现象和过程进行识别和排序,制定出大破口LOCA事故PIRT表。同时,根据模型评估需求,构建核电软件模型评估数据库。     

物性参数对氟盐球床堆传热模型不确定性和敏感性的影响分析

为了确保氟盐球床堆堆芯传热模型的预测能力满足安全限制,研究了氟盐冷却剂的物性参数对堆芯传热模型不确定度和敏感性的影响。采用统计学不确定性评估方法,将氟盐冷却剂物性参数(包括动力粘度、密度、比热容、导热系数)作为输入参数,选取经典传热关联式作为计算模型,分析了努赛尔数(Nu)的不确定性及其对物性参数的敏感性程度。结果表明,无论氟盐物性参数的概率分布为正态分布或均匀分布,计算得到的Nu的平均值非常接近,其分布形式都接近正态分布;同时发现,动力粘度是物性参数中对Nu影响最大的参数,并且呈负相关;导热系数对Nu的影响为负相关,密度和比热容对Nu的影响较小且均为正相关。     

安全壳喷淋泵的模态分析与试验验证

利用ANSYS有限元程序对安全壳喷淋泵进行模态分析,获得该结构的自振频率和振型;对安全壳喷淋泵进行动力特性测试并与分析结构进行比较。结果表明:理论计算的自振频率和振型与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性。     

反应堆冷却剂系统动力分析关键参数的敏感性分析

反应堆冷却剂系统(RCS)在极端事故工况下的动力响应计算是评估核电厂安全的重要技术手段。定量考察系统结构的关键参数对系统动力响应的敏感性,是可靠评价系统响应的重要方面。本文通过全局敏感性和相关性分析,对一种堆型蒸汽发生器(SG)支承刚度对地震条件下主系统载荷分配的敏感性进行了研究。研究表明,支承刚度对SG局部范围内主系统载荷分配影响度较高,对距离较远的反应堆压力容器影响度较低。此外,还建立了描述关键参数到载荷分配的输入输出关系,并通过神经网络对输入输出关系进行了回归建模。该神经网络模型能够快速准确地对发生支承结构设计变更后的主系统地震载荷分配进行评估。     

欠热沸腾模型参数敏感性分析

为了提高RPI(Rensselaer Polytechnic Institute)欠热沸腾模型在棒束通道数值计算中的准确性并对模型参数的选取提供参考,本文基于FT-6a实验详细分析了RPI模型中3个重要子模型(气泡脱离壁面直径、气泡成核面密度及气泡脱离频率)及两个重要相间非曳力模型(升力及湍流耗散力)对气泡轴向与径向分布及壁面过热度计算结果的影响。分析结果表明:RPI子模型对气泡份额及壁面过热度计算结果的影响较为复杂,不能通过对比单个参数的实验测量值来验证计算的可靠性,应综合对比多个实验值,以确定各子模型的最佳模型参数;非曳力对棒束通道中气泡的径向分布计算结果有明显影响,升力有抑制气泡离开加热壁面的作用,湍流耗散力则有促进气泡向主流区运动的作用。