Tổng quan về RELAP5 và RELAPSCDAP

RELAP5 RELAP/SCDAP T ng quan Lê i Di n – Vi n NLNTVN hqv5t160@yahoo.com RELAP - The Reactor Excursion and Leak Analysis Program RELAPSE - REactor Leak And Power Safety Excursion TRAC - Transient Reactor Analysis Code TRACE - TRAC/ RELAP Advanced Computational Engine SCDAP - Severe Core Damage Analysis Package COBRA - Coolant Boiling in Rod Arrays Code (TF -Two-Fluid) ATHLET – Analysis of Thermal-Hydraulics of Leaks and Transients CATHARE - The Code for Analysis of THermalhydraulics during an Accident of Reactor and safety Evaluation MARS - Multi-dimensional Analysis of Reactor Safety Code SDTP - International Software Development and Training Program RELAP RELAP5 1-D : INEEL => USNRC Code RELAPSE N m 1966 Mô hình Homogeneous Equilibrium Model(3 eqs.) RELAP2 1968 HEM RELAP3 1971 HEM RELAP4/MOD7 1980 HEM (3 Eqs + slip) RELAP5/MOD1 1982 Two fluid Model (5 Eqs.) RELAP5/MOD2 1985 Two fluid Model (6 Eqs.) RELAP5/MOD3 1990 Two fluid Model RELAP5/MOD3.2 1997 Two fluid Model (AP600 model.) RELAP5/DOE version 1998 DOE not USNRC RELAP5/MOD3.2.2-g 1999 Modernization (US NRC) RELAP5/MOD3.3 2002 New steam table (US NRC) RELAP •Ch ng trình FLASH Westinghouse phát tri n vào nh ng n m 1950 •Các nút nhánh đ n gi n ti p c n t i vi c mô hình hóa cho nghiên c u dòng pha lò PWR •Là c s ti n thân c a phiên b n RELAP ngày “Node 1” Mass & Energy Storage Line Resistanc e Line “Node 2” Mass & Energy Storage Line Resistanc e Natural Circulation Loop “Node 8” ρ ρ ( ∆ p = ρ g ∑ i ∑ i ⋅ nz )∆zi Mass & Energy Storage i =1 “Node 3” Mass & Energy Storage Line “Node 4” i =1 Mass & Energy Storage Line Line “Node 7” “Node 6” “Node 5” Mass & Energy Storage Mass & Energy Storage Mass & Energy Storage Line Resistanc e Line Resistanc e RELAP RELAP5 Idaho National Engineering Environmental Laboratory (INEEL) phát tri n cho U.S NRC RELAP5 code th c hi n mô ph ng chuy n ti p cho RCS c a lò LWR tình hu ng s c hay tai n n RELAP5 code có th áp d ng cho l p toán mô ph ng chuy n ti p nhi t th y đ ng h th ng h t nhân phi h t nhân v i dòng hai pha Ph n m m đ c phát tri n c b n t i INEL (Idaho National Engineering Laboratory ) v i m c đích phân tích th c nghi m LOFT (Loss-of-Fluid Test ) Semiscale, c s d ng r ng rãi th gi i cho phân tích an toàn th y nhi t LWR công su t, lò nghiên c u, h th ng th c nghi m v.v RELAP • 1955 – 1975 : Các nghiên c u an toàn lò ph n ng đ t đ c thành qu quan tr ng truy n nhi t sôi dòng hai pha • T đ u nh ng n m 1970 cho đ n : U.S Nuclear Regulatory Commission liên t c h tr vi c phát tri n hàng lo t ch ng trình tính toán nh m đánh giá tai n n LOCA (Loss-of-CoolantAccident) – Idaho National Engineering Laboratory: (RELAP2, RELAP3, RELAP3B (BNL), RELAP4, RELAP5, TRAC-BF1) – Los Alamos National Laboratory: (TRAC-PF1, TRAC-PD1) – Brookhaven National Laboratory: (RAMONA-3B, THOR, RAMONA-3B, RAMONA-4B,HIPA-PWR and HIPA-BWR) • 1996, NRC xây d ng b công c TRAC/RELAP (Advanced Computational Engine) hay TRACE (k t h p kh n ng c a RELAP5, TRAC-PWR, TRAC-BWR, RAMONA ) RELAP/SCDAP RELAP/SCDAP k t h p c a hai ph n m m RELAP5 SCDAP, đ c phát tri n cho m c đích tiên l ng đ c tr ng c a h th ng lò ph n ng u ki n v n hành bình th ng có s c Innovative Systems Software (ISS) thành viên International SCDAP Development and Training Program (SDTP) RELAP/SCDAP s d ng mô hình c a SCDAP/RELAP5 US NRC phát tri n, k t h p v i m t s đ c tr ng khác: (a) Áp d ng ph ng pháp s l p trình tiên ti n, (a) a d ng l a ch n cho ng i s d ng (b) Áp d ng mô hình khác ISS thành viên khác SDTP phát tri n SCDAP nguyên th y đ c thi t k t i INEL đ mô ph ng đ c tr ng c a vùng ho t u ki n nhi t th y đ ng đ n gi n (water & steam, single pipe) SCDAP mô ph ng tính ch t c a vùng ho t s c n ng (tai n n) Các mô hình cho vùng ho t bao g m • s đ t nóng nhiên li u (fuel rod heatup) • Ph ng r p n t v (ballooning and rupture) • Phát s n ph m phân h ch (fission product release) • Quá trình ôxi hóa nhanh (rapid oxidation) • Nóng ch y v (zircaloy melting), nhiên li u (UO2 dissolution) • S ch y đông c ng c a v nhiên li u nóng ch y (flow and freezing of molten fuel and cladding) • S t o thành m nh v n (debris formation) • Ch ng trình c ng mô ph ng c u n RELAP/SCDAPSIM s d ng RELAP k t h p v i mô hình đ c bi t đ x lý đ c tr ng c a lò ph n ng u ki n tai n n k c chuy n ti p có kh n ng gây h h ng tâm lò RCS C u hình m ng nhiên li u giai đo n khác ti n trình b phá h y Thay đ i c u hình nóng ch y kim lo i Mô hình hóa s nóng ch y l p v T p h p, t ch c thông tin xác l p u ki n biên u ki n ban đ u Các yêu c u c a Input cho RELAP5 bao g m ph n c b n nh sau: Thành ph n th y đ ng (Hydraudynamics) Di n tích dòng ch y (Flow area) Chi u dài dòng ch y (Flow Length) H ng (theo chi u đ ng) Hình h c chi ti t đ xác đ nh đ nhám c a v t li u t c ng (Fluid-wall interface) ng kính th y l c ng tác gi a dòng ch y thành Các thông tin đ đ tính toán đ suy gi m c a dòng (Flow losses) nh d ng hình h c cong, s m r ng dòng ch y, hình h c van, s li u ki m tra kh i đ ng nhà máy… Các u ki n ban đ u (P, T, t c đ dòng kh i….) Các đ c tr ng c a b m T p h p, t ch c thông tin xác l p u ki n biên u ki n ban đ u Các c u trúc nhi t (Heat Structures) Nhiên li u Trao đ i nhi t SG Các thành ph n c u trúc Các u n Các trip liên quan đ n đóng / m van Ho t đ ng c a b m M cn c (PZR, SG, RPV…) Các setpoint liên quan đ n P, T … ng h c lò ph n ng (Rx Kinetics) Ph n h i đ ph n ng ph n ng nh hàm ph thu c thông s (boron, u n, RIA, Doppler….) Ngu n d li u • Các báo cáo PSAR, FSAR … • Các b n v thi t k • Các tài li u k thu t kèm theo: Thùng lò ph n ng Bình sinh h i Bình u áp Các h đ ng ng RCP ECCS ( accumulators, safety Injection lines) Van … • Các s đ đ ng ng s đ thi t b đo l ng u n (I&C) • Quy trình v n hành • Các thi t l p gi i h n v n hành đ m b o an toàn Thi t l p mô hình nút hóa h th ng • Ng i s d ng c n ho ch đ nh (biên / gi i h n) h th ng c n mô ph ng • Quá trình t o CV (control volume) đ hóa mô hình • C n t li u hóa t ng b • Mô hình c n đ c g i trình nút c trình nút hóa mô hình c ki m tra b i ng i / nhóm ki m tra đ c l p Thi t l p u ki n biên u ki n ban đ u Xây d ng Input cho ch ng trình, ki m tra s a l i, xác đ nh thông s c a h tr ng thái d ng (stdy-st) Xây d ng Input (bài ti p theo) Xác l p thông s cho h đ t Steady state (Hi u ch nh u ki n steady-state c n thi t cho mô hình đ phù h p v i u ki n ban đ u c a h v t lý th c) c nđ T t c b c trình xây d ng mô hình c t li u hóa (mô t , tính toán, s li u d n …) Ch y ch ng trình phân tích k t qu Quá trình ch y ch ng trình phân tích k t qu đ c bi t c n nhi u th i gian, nh t ch y toán phân tích trình chuy n ti p ph c t p Ch y ch ng trình máy tính: Các sai h ng (r t khó) c n gi i thích Các k t qu h i t không mong mu n Phân tích k t qu ch y RELAP5 Ki m tra output v i d u hi u cho th y ch t không đ n ng trình h i Xem xét output v i nh ng k t qu phi v t lý Ki m tra, tính toán l i k t qu có th không hi n th c (unrealistic) Phân tích k t qu ch y RELAP5 Các u ki n biên c n đ c rà soát c n th n đ đ m b o s ki n c b n x y nh d ki n Các k t qu tính toán cho thông s c n đ cách t ng t n c hi u m t Các đ th c n đ c s d ng l n ch y ban đ u nh m giúp ng i s d ng nh n di n m t cách tr c quan bi n thiên c a thông s quan tâm thu đ c k t qu c n thi t ban đ u Phân tích k t qu tính toán c a ch ng trình công đo n quan tr ng nh t toàn b trình tính toán Xây d ng s đ nút cho mô hình RELAP5 Mô hình th y đ ng Th tích ki m tra (CV) : Các đ i l Voidg … đ c xác đ nh CV ng vô h ng nh P, T, Các k t n i (Junction) : Mô ph ng s liên k t đ ng c a dòng ch y Các đ i l ng có h ng nh v n t c, t c đ dòng … đ c xác đ nh Ký hi u (s hi u) cho CV : CCCNN00XX CCC : S hi u c a thành ph n (Các CV ph n t c a thành ph n) Component (CVs) NN : Ch s nút 0000: B n thân CV Ch s m t c a CV : 00 : Old forrmat (00 m t vào, 01 m t ra) XX : ch s m t (01-Inlet, 02-Outlet, 03-y-, 04-y+, 05-z-, 06-z+) S hi u c a Junction : CCC MM 0000 CCC : S hi u c a thành ph n (Các k t n i ph n t c a thành ph n) Component (Juncs) MM : Ch s nút 0000 : Không s d ng Ví d minh h a : Các thành ph n th y l c V c b n t h p c a CV k t n i (Junction) Single volume => TMDPVOL (xác l p u ki n biên) Junction => single Junction, multiple Junction, TMDPJunction => Van (motor, check, trip, servo van …) ng (pipe) => n CV + n-1 Junc Phân nhánh (Branch) Jet pump…) Accumulator => single volume + n Junc (separator, => Th tích cô l p+ Junction làm l i Các c u trúc nhi t (Heat Structures) Ngu n nhi t có th g n v i b t k thành ph n đ mô ph ng trình d n nhi t (heat conduction) gi a thành ph n ho c gi a thành ph n v i dòng ho c gi a CV m t thành ph n Các Trip (đóng ng t) u n logic M i Trip đ u liên quan đ n m t thành ph n nh t đ nh h Mô ph ng h th ng M t h th ng có th m t thành ph n + u ki n biên Ho c m t s thành ph n liên quan đ n mô t m t h th ng v t lý th c Toàn b nhà máy Bao g m nhi u h th ng + Các ch c n ng ph tr (control, trip, table, kinetics…) Xem xét k ch b n s c Xem xét tài li u phân tích an toàn PSAR, FSAR Xác l p l a ch n s ki n kh i đ u: Loss of Flow LOCA RIA Loss of grid power v.v Xem xét gi thi t tính xác c a m i k ch b n s c Xem xét ti n trình s ki n Tính toán k ch b n s c Steady state Restart Plot File Transient OK ? Transient Design Data Job Th o lu n “Qua khóa h c nh n th y r ng l nh v c Th y Nhi t đòi h i t ph i chuyên c n, ph i "cày" c t l c, ph i tích l y kinh nghi m, nói chung mu n làm Th y Nhi t ph i có m t ni m đam mê th t s ” (Blog c a m t b n VN h c MARS) http://my.opera.com/SauBoDoi/blog/show.dml/3586144 ... Model (5 Eqs.) RELAP5/ MOD2 1985 Two fluid Model (6 Eqs.) RELAP5/ MOD3 1990 Two fluid Model RELAP5/ MOD3.2 1997 Two fluid Model (AP600 model.) RELAP5/ DOE version 1998 DOE not USNRC RELAP5/ MOD3.2.2-g... RELAP RELAP5 Idaho National Engineering Environmental Laboratory (INEEL) phát tri n cho U.S NRC RELAP5 code th c hi n mô ph ng chuy n ti p cho RCS c a lò LWR tình hu ng s c hay tai n n RELAP5. .. ng i s d ng nh n di n m t cách tr c quan bi n thiên c a thông s quan tâm thu đ c k t qu c n thi t ban đ u Phân tích k t qu tính toán c a ch ng trình công đo n quan tr ng nh t toàn b trình tính