Determinisztikus alapú biztonsági elemzések

Az előadások a következő témára: "Determinisztikus alapú biztonsági elemzések"— Előadás másolata:

1 Determinisztikus alapú biztonsági elemzések

2 Tartalom Az üzemzavar elemzések számítási modelljei
Az elemzések konzervativizmusa A súlyos baleseti elemzések alapjai bme_3.ppt

3 Számítási modellek - 1 Zónafizika: A reaktorzóna kvázistacionárius számítása fűtőelempálca (elemi cella)  kevéscsoportállandók  fűtőelemköteg számítása (+ abszorbens + reflektorok)  reszponzmátrixok  globális számítás (keff)  köteg határfeltételek  köteg részletes számítása  cella határfeltételek  fűtőelempálca részletes számítása A közbenső mennyiségeket parametrizált könyvtárakban tároljuk A számítással végig kell követni a kampányokat KARATE, C-PORCA kódok bme_3.ppt

4 Számítási modellek - 2 Cella Kazetta Aktív zóna bme_3.ppt

5 Számítási modellek - 3 Zónatermohidraulika
a kötegeken belüli áramlás számítása (keveredés) a primerköri forgalom kötegek közti megoszlása (de: VVER-440 zárt a köteg!) A hőforrást a zónafizika adja, a hidraulikai paramétereket ismerni kell. A nehéz probléma a kétfázisú áramlás. Kötegeken belül: COBRA, CFD kódok (FLUENT, CFX) A zóna egészére a primerköri modelleket használjuk (RELAP, ATHLET, CATHARE) bme_3.ppt

6 Számítási modellek - 4 A köteg felosztása szubcsatornákra bme_3.ppt

7 Számítási modellek - 5 Primerköri termohidraulika
A primerkör modellje (lényegében 1D használatos) Tartalmazza a primerkörhöz csatlakozó biztonsági rendszerek modelljét is A lényeg a kétfázisú áramlás (CFD még nem tudja) Nagyon gyors és lassabb folyamatok együttes kezelését kell megoldani Az áramlási kép és a korrelációk iteratív kapcsolata problematikus Kódok: RELAP, ATHLET, CATHARE bme_3.ppt

8 Számítási modellek - 6 RELAP nodalizáció bme_3.ppt

9 Nagy csőtörés – primerköri nyomás
Számítási modellek – 7a Nagy csőtörés – primerköri nyomás bme_3.ppt

10 Nagy csőtörés – burkolathőmérsékletek
Számítási modellek – 7b Nagy csőtörés – burkolathőmérsékletek bme_3.ppt

11 Nagy csőtörés – elfolyt hűtőközeg mennyisége
Számítási modellek – 7c Nagy csőtörés – elfolyt hűtőközeg mennyisége bme_3.ppt

12 Számítási modellek - 8 Reaktordinamikai modellek
A reaktorkinetikai egyenletek megoldása + hőfizika és zónatermohidraulikai visszacsatolás Akkor alkalmazható, ha a primerköri visszacsatolás nem játszik szerepet (gyors folyamatok) Kódok: KIKO3D, DYN3D bme_3.ppt

13 Számítási modellek - 9 Csatolt kódok
A termohidraulikai modellek dinamikai számításokra önállóan is alkalmazhatóak, ha elegendő a reaktorfizikai pontmodell (nincsenek jelentős térfüggő reaktorfizikai folyamatok). Primerköri visszacsatolás jelentős és/vagy térfüggő reaktorfizika szükséges: csatolt reaktorfizikai-termohidraulikai kódrendszert kell alkalmazni. Kód: KIKO3D-ATHLET bme_3.ppt

14 Rúdkilökődés – zónatérkép a hőmérsékletekről
Számítási modellek – 10a Rúdkilökődés – zónatérkép a hőmérsékletekről bme_3.ppt

15 Rúdkilökődés – a reaktor nukleáris teljesítménye
Számítási modellek – 10b Rúdkilökődés – a reaktor nukleáris teljesítménye bme_3.ppt

16 A reaktivitás változása
Számítási modellek – 10c A reaktivitás változása bme_3.ppt

17 Rúdkilökődés – DNBR minimum a forró csatornában
Számítási modellek – 10d Rúdkilökődés – DNBR minimum a forró csatornában bme_3.ppt

18 Rúdkilökődés – max. hőmérséklet a forrócsatornában az idő függvényében
Számítási modellek – 10e Rúdkilökődés – max. hőmérséklet a forrócsatornában az idő függvényében bme_3.ppt

19 Számítási modellek - 11 Fűtőelemviselkedés
Kvázistacioner folyamatok (a teljes kiégési történet alapján) termomechanikai egyenletek a tabletták hőmérsékletfüggő hőtágulása, sűrűsödése, duzzadása, kúszása  tabletták átmérője a burkolat hőmérsékletfüggő hőtágulása, rugalmas alakváltozása, kúszása  burkolat belső átmérője kulcsszereplő a rés hővezetése fellép a tabletták és a burkolat mechanikai kölcsönhatása kiégés + hasadási gázok hőmérsékletfüggő fejlődése  rés hővezetés, csatolás az egész pálcában Kódok: FUROM, TRANSURANUS bme_3.ppt

20 Számítási modellek – 12a Gáznyomás a kiégés függvényében bme_3.ppt

21 A lineáris hőteljesítmény és a kerületi feszültség
Számítási modellek – 12b A lineáris hőteljesítmény és a kerületi feszültség a kiégés függvényében bme_3.ppt

22 Számítási modellek - 13 Fűtőelemviselkedés (folytatás)
Tranziens folyamatok (az üzemzavari történet alapján) Akkor kell alkalmazni, ha a hővezetési egyenletben a hőmérséklet idő szerinti deriváltja nem elhanyagolható (gyors, intenzív folyamatok - LOCA, RIA) Az anyagi paraméterekre jóval nagyobb hőmérséklet-tartományban van szükség. Kód: FRAPTRAN bme_3.ppt

23 Számítási modellek – 14a bme_3.ppt

24 Számítási modellek – 14b Egyelőre nem számolható jelenségek is vannak
bme_3.ppt

25 Számítási modellek - 15 A reaktortartály szilárdsági számítása
Véges elem módszerrel megoldott rugalmassági egyenletek (vagy csak rugalmas, vagy rugalmas-képlékeny anyagi paraméterekkel) Nehéz beilleszteni a repedéseket a végeselem-modellbe Kód: MARC bme_3.ppt

26 Számítási modellek - 16 Tartálymodell Repedésmodell bme_3.ppt

27 Számítási modellek - 17 A konténment modellezése
Több térfogatelemes modell szükséges A buborékoltató tálcák modellezése nehéz Kétfázisú áramlást (víz, gőz, gáz) kell modellezni Cél: a nyomás meghatározása Kód: CONTAIN Speciális számítások a fejlődő hidrogén eloszlásának meghatározására és az égés modellezésére Kód: GASFLOW (CFD) bme_3.ppt

28 A konténment nodalizációja
Számítási modellek - 18 Az ikerblokkok konténmentjei A konténment nodalizációja bme_3.ppt

29 Számítási modellek – 19a Konténment hőmérséklet nagy csőtörés után
bme_3.ppt

30 Nyomástranziens a konténmentben
Számítási modellek – 19b Nyomástranziens a konténmentben nagy csőtörés után bme_3.ppt

31 Az elemzések konzervativizmusa - 1
A kódok konzervativizmusa Konzervatív modelleket tartalmazó kódok használata kiment a divatból (mert a konzervativizmust kísérleti berendezéseken végzett mérések alapján nem lehet igazolni), csak “best estimate” kódokat használunk. A modellek kísérleti igazolása kulcsfontosságú. Validáció nélküli számítások elfogadhatatlanok. bme_3.ppt

32 Az elemzések konzervativizmusa - 2
Az üzemeltetési adatok konzervativizmusa Konzervatív számítások A DBA elemzésekben a kezdeti- és peremfeltételeket konzervatívan választjuk meg, ez biztosítja, hogy a számítási eredmények pontértéke konzervatív. “Best estimate” számítások Sok számítást csinálunk, a kezdeti- és peremfeltételeket (és esetleg a modellek paramétereit) saját bizonytalansági tartományukban variáljuk, és kiértékeljük az eredmény bizonytalanságát. A pontértéket a bizonytalansággal együtt kell a határértékkel összevetni. bme_3.ppt

33 A súlyos baleseti elemzések alapjai - 1
Ha a zónaolvadást sikerül elkerülni, akkor minden rendben. Ha a reaktortartály átolvadását sikerül elkerülni, de a zóna elolvadt, akkor komoly aktivitás-kikerülés történik az ép konténmenten keresztül. Ha a reaktortartály átolvad, akkor újabb aktivitás-kikerüléssel kell számolni. Problematikus lehet a gőzrobbanás, a reaktor alaplemez átégése és a hidrogén és más éghető gázok fejlődése. A konténment tervezési nyomása felett is egy darabig ép marad, de nem akármeddig. A konténment (korai) sérülése nagy kibocsátásra vezethet. Az elfogadási kritériumok a kibocsátás mértékére és gyakoriságára vonatkozhatnak. bme_3.ppt

34 A súlyos baleseti elemzések alapjai - 2
Balesetek determinisztikus elemzése A DBA-elemzésekben alkalmazott kódok csak részben használhatóak, speciális kódokat kell alkalmazni (MAAP, MELCOR), amelyek közel sem olyan jól validáltak, mint a DBA-elemzéseknél használt kódok. A folyamatok elemzése során nem kell konzervatív feltételezéseket használni. Eredmény: a zóna, a reaktortartály és a konténment állapota Kulcsfontosságú a hidrogénfejlődés bme_3.ppt

35 Összefoglalás Megismerkedtünk az üzemzavarelemzésekben használt számítási modellekkel Beszéltünk az elemzések konzervativizmusának biztosításáról Röviden áttekintettük a súlyos baleseti elemzések alapjait bme_3.ppt