Forrócsatorna számítások a csatolt KIKO3D- COBRA kóddal az új blokkok biztonsági elemzéseihez


1 Forrócsatorna számítások a csatolt KIKO3D- COBRA kóddal az új blokkok biztonsági elemzéseihe...
Author:  Gergely Székely

0 downloads 29 Views 4MB Size

Recommend Documents


No documents


Forrócsatorna számítások a csatolt KIKO3DCOBRA kóddal az új blokkok biztonsági elemzéseihez Panka István, Keresztúri András, Maráczy Csaba, Temesvári Emese TSO Szeminárium OAH, 2017. május 31.

Tartalom

• Bevezetés, célok bemutatása • A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika • A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre

• A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására • Konklúziók

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

2

Bevezetés, célok bemutatása • Általános cél: a szállítótól független kódrendszer létrehozása az új blokkok (VVER-1200) zónatervezési és reaktivitási üzemzavari folyamatainak elemzésére • Korábban: KARATE-1200, KIKO3D-COBRA fejlesztés a VVER-1200-as reaktorokra • Jelen cél: a forrócsatorna számítások metodikájának kidolgozása és metodikai vizsgálatok végzése a KIKO3D-COBRA csatolt kódra alapozva • További célok : off-line kapcsolat megteremtése a KIKO3D-COBRA kód és a FRAPTRAN fűtőelem-viselkedési program között • Az utóbbi program adatokkal való ellátásához szubcsatorna szintű forrócsatorna számítási modellt is létre kell hozni (TRABCO kód) • Vizsgálatok a normálüzemi limitáló keretparaméterek meghatározására RIA események során a forrócsatorna számítások szempontjából

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

3

A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika, folyt. • A számítási rendszer első eleme a csatolt KIKO3D-COBRA számítás, amellyel nodális szinten, a visszacsatolások figyelembe vételével számolhatók a RIA tranziensek eredményei • A KIKO3D-COBRA számítások eredményeként előállnak az egyes kazetták időfüggő nodális teljesítményei. A forrócsatorna számítások során a zóna egyes kazettákat csoportosítjuk és minden csoportból egy reprezentatív elemet használunk

• Kulcsfontosságú, hogy az egyes kazetták ún. forrócsatorna faktorát, a kazettán belüli teljesítmény-egyenlőtlenségeket hogyan vesszük figyelembe. Ehhez a keretparamétereket használjuk fel, amelyek jól meghatározott állapotokban megadják a limiteket. Ilyen pl. a lineáris hőteljesítményre vonatkozó limit, a másik lehet pl. a maximális pálcateljesítmény •A forrócsatorna számítások során zárt csatorna közelítésben, egy csatornát vizsgálunk a TRABCO kóddal. Az ehhez szükséges teljesítmény inputokat a KIKO3D-COBRA futásokból állítjuk elő és szorozzuk a forrócsatorna faktorral 4 TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika, folyt. • Probléma DNBR („forráskrízistől való távolság”) kazettán belüli helyfüggése

Egyenletes teljesítményeloszlás, 300 W/cm

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

5

A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika, folyt. Modellek: •1. TRABCO (alap): Ebben az esetben a szubcsatorna átömlési keresztmetszete megfelel a geometriának, konzervatívan 3 pálca fűti a szubcsatornát 2 helyett (nagyon konzervatív modell) •2. TRABCO (módosított): Ebben az esetben a szubcsatorna átömlési keresztmetszete nem felel meg a fenti geometriának, azt megnöveltük, ugyanakkor 3 pálca fűti a szubcsatornát 2 helyett

240 W/cm-es egyenletes teljesítmény-eloszlás esetén a COBRA és TRABCO számítások összehasonlítása: 240 W/cm

DNBR

Relatív eltérés [%]

COBRA sokcsatorna

2.645

-

1. TRABCO (alap)

1.963

-25.8

2. TRABCO (módosított)

2.639

-0.2

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

6

A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika, folyt. 300 W/cm-es egyenletes teljesítmény-eloszlás esetén a COBRA és TRABCO számítások összehasonlítása: 300 W/cm

Relatív eltérés [%]

DNBR

COBRA

1.424

-

1. TRABCO (alap)

0.842

-40.9

2. TRABCO (módosított)

1.276

-10.4

• Konklúzió: a módosított eredményeket ad

TRABCO

modell

ésszerűen

konzervatív

• A TRABCO számítási eredmények, időfüggő axiális teljesítmény- és burkolathőmérséklet-eloszlások inputjai a FRAPTRAN fűtőelemviselkedési számításoknak (konverzió)

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

7

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre • Azonos kazettákból összerakott teszt zóna • Kis (1%) teljesítményről induló rúdkilökődés (~0.1 s), kezdetben a 11. és 12. csoport abszorbensei betolva

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

8

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények

Kezdeti Kq (normált radiális teljesítményeloszlás) eloszlás

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

9

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények, folyt. 4000.0

3500.0

Zóna teljesítmény [W/cm]

3000.0

2500.0

2000.0

1500.0

1000.0

500.0

0.0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Idő [s]

Zóna teljesítmény, átlagos lineáris hőteljesítményben megadva TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

10

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények, folyt. 0.0080 0.0070 0.0060 0.0050 0.0040

Reaktivitás [-]

0.0030 0.0020 0.0010 0.0000 -0.0010 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

-0.0020 -0.0030 -0.0040 -0.0050 -0.0060 -0.0070 -0.0080 Idő [s]

Reaktivitás TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

11

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények, folyt.

Zónatérkép a többszörös forrócsatorna vizsgálatokhoz használható felosztás bemutatására, Kc = Kq(tmax)/ Kq(t0) TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

12

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények

A forró csatorna faktorok, teljes teljesítményű kihúzott rudas állapot: Forró sorszám

cs. kx értéke a lin. kx értéke a pálca- Választott kx forró hőteljesítmény teljesítmény alapján csatorna érték alapján

1

1.340

1.353

1.340

2

1.624

1.642

1.624

3

1.372

1.386

1.372

4

1.482

1.498

1.482

5

1.725

1.745

1.725

6

1.076

1.084

1.076

7

1.058

1.066

1.058

8

1.200

1.211

1.200

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

13

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. A forrócsatorna számítások eredményei, nincs limitsértés, de van forráskrízis az1.-3. esetekben, konzervatív DNBR limit=1.33: Csatorna sorszám

Min. hőfluxus DNBR

kritikus Max. arány átlagolt [J/gUO2]

radiálisan Max. fűtőelem- Max. burkolatentalpia hőmérséklet [oC] hőmérséklet [oC]

1

1.24

242.0

992.0

679.6

2

1.29

239.2

981.6

673.5

3

1.14

227.8

937.3

650.3

4

2.09

154.5

729.3

353

5

4.18

133.2

611.3

351

• Tervezési üzemzavarok (PA) esetben korlátozott számú fűtőelemben a forráskrízis előfordulása megengedett, másrészt nem túl hosszú idejű DNB (forráskrízis) nem feltétlenül vezet fűtőelem sérüléshez. Az, hogy fellép-e egyáltalán fűtőelem sérülés, a továbbiakban elvégzett üzemzavari fűtőelem viselkedési számítási eredmények alapján lehet eldönteni TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

14

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 5.0 4.5 4.0

DNBR_min [-]

3.5 3.0 2.5

DNBR minimuma az 1. forrócsatornában

2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Idő [s]

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

15

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 1100.0

900.0

o

Középponti és max. fűtőelem hőmérséklet [ C]

1000.0

800.0

Középponti fűtőelem hőmérséklet az 1. forrócsatornában 700.0

Max. fűtőelem hőmérséklet az 1. forrócsatornában 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0 0.00E+00

5.00E-01

1.00E+00

1.50E+00

2.00E+00

2.50E+00

3.00E+00

3.50E+00

Idő [s]

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

16

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 800.0

Max. burkolat hőmérséklet [oC]

700.0

600.0 Max. burkolat hőmérséklet az 1. forrócsatornában 500.0

400.0

300.0

200.0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Idő [s]

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

17

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, FRAPTRAN, folyt. Cladding Hoop Strain vver.stripf 5.00E-03

4.50E-03

4.00E-03

1 2

Cladding Hoop Strain

3.50E-03

3 4

3.00E-03

5 6

2.50E-03

7 8

2.00E-03

9 10

1.50E-03

11 1.00E-03

5.00E-04

A burkolat kerületi megnyúlása az idő függvényében

0.00E+00

0

0.5

1

2 1.5 Time (sec)

2.5

3

3.5

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

18

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, FRAPTRAN, folyt. Thermal Radial Gap (mm ) vver.stripf 4.50E-02

4.00E-02

3.50E-02

1

Thermal Radial Gap (mm )

2 3.00E-02

3 4

2.50E-02

5 6 7

2.00E-02

8 9

1.50E-02

10 11

1.00E-02

5.00E-03

A pasztilla és a burkolat közti rés változása az idő függvényében

0.00E+00

0

0.5

1

1.5 2 Time (sec)

2.5

3

3.5

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

19

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, FRAPTRAN, folyt. Rad Ave Fuel Enthalpy 298.15K Ref (J/kg ) vver.stripf 3.00E+05

2.50E+05

1

Rad Ave Fuel Enthalpy 298.15K Ref (J/kg )

2 2.00E+05

3 4

5 6

1.50E+05

7 8 9

1.00E+05

10 11 5.00E+04

Az üzemanyagpálca radiálisan átlagolt entalpiája az idő függvényében

0.00E+00

0

0.5

1

1.5 2 Time (sec)

2.5

3

3.5

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

20

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására • KARATE-1200-zal számolt teljesítmény-eloszlások vizsgálata • A teljesítmény-eloszlások torzítása (nyújtása) abból a célból, hogy különböző kazettán belüli teljesítmény-eloszlásokat tudjunk vizsgálni • Azonos nyomásesés feltételezése üzemzavari esetekben • Kazettán belüli keveredési folyamatok figyelembevétele • A tendenciák a fontosak • A maximális pálcateljesítményt vizsgáljuk, kezdetben normálüzemben korlátozzuk, kérdés, hogy mi van üzemzavari esetben • Részletes COBRA számítások: 1.5-szeres és 1.2-szeres teljesítményszorzó a normálüzemhez képest

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

21

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt.

A műszerezési cső mellett lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

22

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt.

A kazetta „belsejében” lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

23

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt.

A kazetta szélén lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

24

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. 1.400

Műszerezési csőnél Belső Oldal élen

1.300 1.200

DNBRmin

1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 1

1.1

1.2

1.4

1.3

1.5

1.6

Kk

1.5-szeres teljesítményszorzó („ATWS”), pálcateljesítmény szerinti korlátozás

a

kezdeti

állapotban

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

a 25

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. 1.300

1.250

DNBRmin

1.200

Műszerezési csőnél 1.150

1.100

1.050

1.000 1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

Kk

1.2-szeres teljesítményszorzó („Rúdhúzás”), pálcateljesítmény szerinti korlátozás

a

kezdeti

állapotban

TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

a 26

Konklúziók • Bemutattuk az új blokkok geometriájára, jellemzőire kifejlesztett új KIKO3DCOBRA-TRABCO-FRAPTRAN számítási rendszert, annak céljából, hogy a forrócsatorna és fűtőelemviselkedési számításokat szubcsatorna szinten is el lehessen végezni. • Konzervatív forrócsatorna metodikát dolgoztunk ki • A kidolgozott metodikát egy rúdkilökődéses tranziensen keresztül demonstráltuk és megállapítottuk, hogy a KIKO3D-COBRA-TRABCOFRAPTRAN számítási rendszer alkalmas az új blokkokra vonatkozóan a tekintett gyors tranziensek (pl. rúdkilökődés) és RIA események forrócsatorna szintű mennyiségeinek konzervatív számítására • A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter tekintetében - a KARATE-1200 kóddal számolt, többfajta kazettán belüli teljesítményeloszlást felhasználva – részletes COBRA sokcsatorna számítások eredményei alapján azt találtuk, hogy a pálcateljesítmény normálüzemi korlátozása megfelelő keretparaméter az üzemzavari elemzésekhez, és ilyenkor a kötegen belüli egyenletes pálcánkénti teljesítmény-eloszlás feltételezése konzervatív eredményhez vezet. TSO Szeminárium, OAH, 2017. május 31.

27

Köszönöm a figyelmet !

Life Enjoy

" Life is not a problem to be solved but a reality to be experienced! "

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2019 TIXPDF.COM - All rights reserved.