COSINE软件包基于三代非能动压水堆低功率物理试验的确认与评估

基于三代非能动压水堆AP1000堆型的低功率物理试验结果,对COSINE软件包核设计软件的计算功能及计算精度进行确认与评估。从低功率物理试验的控制棒价值、所有棒组全提(ARO)工况末端硼浓度、ARO工况等温温度系数对比结果可以看出,COSINE软件包核设计软件计算结果与AP1000堆型低功率物理试验中的各项实测数据符合较好,均满足工程设计要求,计算精度良好。     

COSINE软件包中子动力学程序KIND的点堆动力学模块设计

围绕实现点堆动力学程序工程化设计的问题,简介了COSINE软件包的点堆动力学计算模块。关于点堆算法的选取,本文对比了显式方法和去刚性算法计算各种典型瞬态问题的结果。结果表明,上述两种算法能充分满足设计可靠性的要求。关于反应性模型的设计,本文简介了全面覆盖各种反应性引入形式和反馈形式的设计思想。此外,还简介了本模块内置的热工模型。本文点堆动力学模块的设计具有良好的可靠性和灵活性。     

COSINE多相场子通道分析程序的开发与评估

COSINE多相场子通道分析程序基于两流体三相子通道守恒方程,在气液两相的基础上,单独考虑了液滴相的行为,并通过考虑通道间的交混,提高了对压水堆压力容器内的热工水力学现象分析能力及大破口事故的计算能力。本研究介绍了程序的基本模型及求解方法,选取代表性算例及实验工况进行建模计算,验证多相场子通道程序的计算能力。计算结果表明：程序可以对多通道热工水力现象进行模拟计算,计算结果与理论分析相符,程序可以精确模拟堆芯交混及再淹没工况,计算结果与实验数据具有良好的一致性,COSINE多相场子通道程序具备对压力容器内热工水力工况的计算能力。     

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。     

基于代码生成技术的COSINE软件开发

采用代码生成技术可大幅提高软件开发的质量和生产率,降低软件开发风险。目前已有代码生成器多是基于UML模型驱动技术,不能很好适应核电数值计算软件的开发需求。本文针对科学计算类程序的设计特点,开发了基于C#的代码生成器FCG。FCG可根据输入元数据自动生成Module变量定义Fortran代码,并根据元数据自动生成动态变量的内存分配接口和数据访问接口,方便程序直接调用。目前,FCG已应用于堆芯设计和系统分析一体化平台（COSINE）软件的开发过程,实践证明,FCG可极大提高核电软件的开发效率,同时降低软件开发的缺陷率。     

System Code Calculation and Experimental Verification for Double-hole Steam Jet Condensation Heat Transfer Process Based on ADS1 3 Scaled Model

The steam direct contact condensation of high-temperature steam in sub-cooled water is an important way to reduce the temperature and pressure in the primary circuit in the third generation of advanced pressurized water reactors such as AP1000 and CAP1400 in the event of accidental overpressure. Based on the system codes of RELAP5 and COSINE, the process of saturated steam injecting into large volume sub-cooled water through a double-hole nozzle was modeled, calculated and analyzed. The temperature distributions along the axial direction of the high-temperature steam ejected from the nozzle were obtained. At the same time, the visual experiments of steam jet condensation were performed. The thermocouple matrix and high-speed camera were used to measure the key thermal-hydraulic parameters to obtain the temperature distributions along the steam plume and the flow patterns of the steam jet, which were used to verify the accuracy of the system code to simulate the process of steam spraying and condensation. The results show that the system code RELAP5 can basically simulate the general trend of ADS steam condensation process under the simplified model. The average error of the simulation results is 2.97% compared with the experimental results. In addition, the COSINE code was used to further modify and improve the model of the spraying condensation process. Considering the influence of the overall flow in the water tank on the condensation characteristics, the simulation results fit well with the experimental results, with an average error of 1.89%. However, the actual double-hole spraying process is complex and has obvious three-dimensional characteristics, so the relevant condensation heat transfer model in the system code still needs to be further improved to simulate its local condensation characteristics more accurately.     

基于ADS1～3缩比模型的双孔蒸汽喷放冷凝传热系统程序计算与实验验证

高温蒸汽在过冷水中喷放直接接触式冷凝是AP1000、CAP1400等三代先进压水堆一回路在事故超压情况下重要的降温降压途径。本文基于系统程序RELAP5、COSINE对饱和蒸汽通过双孔喷洒器喷入大容积过冷水中进行直接接触冷凝这一过程进行建模、计算、分析,获得高温蒸汽从喷口喷出后沿轴向的温度分布。同时开展蒸汽喷放冷凝可视化实验,采用热电偶矩阵和高速摄像机等对关键热工参数进行测量,以获得蒸汽汽羽的温度分布和喷放流型等,用于验证系统程序对蒸汽喷放冷凝过程模拟的准确性。结果表明,采用RELAP5程序基本能模拟简化条件下的ADS蒸汽喷放冷凝总体变化规律,模拟结果与实验结果相比平均误差为2.97%。此外,采用COSINE程序对喷放冷凝过程模型进行了进一步修正和改进,考虑水箱内整体流动对喷放特性的影响,模拟结果与实验结果吻合较好,平均误差为1.89%。但由于实际双孔喷放过程较为复杂,并且存在明显的三维特性,所以仍需对系统程序中相关冷凝传热模型进行完善,以更精确地模拟其局部冷凝特征。     

级联COSINE滤波器在抽取滤波中的研究

为了解决高速抽取滤波器系统中传统CIC滤波器旁瓣抑制不够的问题,通过对级联COSINE抽取滤波器和传统CIC抽取滤波器的原理推导进行对比,分析出级联COSINE滤波器在幅频特性上同CIC滤波器具有很大相似之处,且在满足高速抽取滤波器的情况下,同时具备很好的低通特性和硬件实现性。通过MATLAB仿真实验得到,级联COSINE滤波器在进行32倍整数抽取时,第一旁瓣衰减约是传统CIC滤波器的2倍,进而说明相对于传统CIC滤波器,级联COSINE滤波器具有更好的旁瓣抑制性能。     

COSINE软件包物理系统V&V策略研究

软件验证（verification）和确认（validation）（简称V&V）是保证软件质量的重要手段,合理高效的V&V策略可事半功倍,COSINE软件包全称为堆芯物理-热工设计及系统安全分析软件包,其中的物理程序包括组件参数计算程序LATC、堆芯物理分析程序CORE、中子动力学程序KIND。本文以LATC、CORE、KIND为对象,以科学计算软件V&V研究为基础,提出了基于模块的验证方法和基于功能的确认方法,共同组成COSINE软件包物理系统V&V策略。