Các thông tin về cấu trúc nhiệt được mô tả trong các card được đưa ra trong Bảng 3.3
Card Mô tả
1CCCG000 Thông tin tổng quan về cấu trúc nhiệt
1CCCG000 Xóa bỏ cấu trúc nhiệt trong bài tốn RESTART
1CCCG001 Dữ liệu GAP
1CCCG003 Điều khiển ma sát chất lỏng và kim loại
1CCCG004 Điều chỉnh mơ hình biến dạng vỏ thanh nhiên liệu 1CCCG011 – G099 Dữ liệu biến GAP
1CCCG100 Cờ mắt lưới cấu trúc nhiệt 1CCCG101 – G199 Thông tin về lưới mắt nội
1CCCG201 – G299 Dữ liệu thành phần cấu trúc nhiệt 1CCCG300 Cờ báo sản phẩm phân rã nhiệt 1CCCG301 – G399 Dữ liệu nguồn nhiệt
1CCCG400 Cờ mô tả khai báo nhiệt ban đầu 1CCCG401 – G499 Dữ liệu khai báo nhiệt độ ban đầu 1CCCG501 G599 Điều kiện bên trái
1CCCG601 – G699 Điều kiện bên phải 1CCCG701 – G799 Dữ liệu nguồn
1CCCG800 Thuộc tính thêm vào bên trái 1CCCG801 – G899 Định dạng việc thêm vịa bên trái 1CCCG900 Thuộc tính thêm vào bên phải 1CCCG901 – G999 Định dạng việc thêm vịa bên phải
3.2.7. Thuộc tính nhiệt của cấu trúc nhiệt
Card thuộc tính nhiệt của cấu trúc nhiệt được yêu cầu card 1CCCGXNN được nhập. Nghĩa là, mỗi cấu trúc nhiệt đều phải tham chiếu tới một card mơ tả thuộc tính nhiệt của cấu trúc nhiệt đó. Mỗi thành phần số được nhập trong card 1CCCG201 – 1CCCG299 có dạng MMM tham chiếu tới thuộc tính nhiệt mơ tả ở card 201MMMNN tương ứng.
Các card input của thuộc tính nhiệt là :
201MMM00 - Định dạng dữ liệu và khai báo kiểu thành phần.
Cấu trúc thẻ đầu vào: 201MMM00 W1 W2 W3
W1: Kiểu vật liệu, thuộc tính nhiệt cho 4 kiểu vật liệu sau được lưu trữ cùng chương trình: Carbon steel (C – STEEL), Stainless steel (S – STEEL), Uranium dioxide (UO2), và Ziconium (ZR). Nếu là vật liệu khác thì nhập TBL/FCTN và khai báo từ tiếp theo.
W2: Định dạng hệ số dẫn nhiệt.
Nhập 1 nếu bảng chứa nhiệt độ và hệ số dẫn nhiệt được nhập; Nhập 2 nếu hệ số dẫn nhiệt đươc nhập dưới dạng hàm của nhiệt độ; Nhập 3 nếu mơ hình dẫn nhiệt qua kẽ hở được sử dụng;
W3: Cờ khai báo nhiệt dung riêng
201MMM01 - 49 - Khai báo hệ số dẫn nhiệt.
Như trình bày trong card 201MMM00 hệ số dẫn nhiệt được khai báo qua 4 cách:
+ Cách 1: Hệ số dẫn nhiệt là hằng số:
Cấu trúc thẻ đầu vào: 201MMM01 – 49 W1 W1: hệ số dẫn nhiệt (W/m.K, Btu/s.ft.oF)
Trường hợp này áp dụng khi W2 (201MMM00) là 1; + Cách 2: hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ:
W2: hệ số dẫn nhiệt (W/m.K, Btu/s.ft.oF) là 1; + Cách 3: hệ số dẫn nhiệt là hàm của nhiệt độ: Cấu trúc thẻ đầu vào: 201MMM01 – 49 W1 - W9
Hệ số dẫn nhiệt:
K = A0 + A1 *TX + A2*TX**2 + A3 *TX **3 + A4*TX**4 + A5*TX**( -1 ) Với TX = T – C và “ **” là lũy thừa
W1: nhiệt độ giới hạn dưới W2: nhiệt độ giới hạn trên W3 – W8 : các hệ số A0 – A5 W9: hệ số C
Trường hợp này áp dụng khi W2 (201MMM00) là 2; + Cách 4: thành phần mol chất khí:
Cấu trúc thẻ đầu vào: 210MMM01 - 49 W1 W2
W1: Tên chất khí: HELIUM, ARGON, KRYPTON, XENON, NITROGEN, HYDROGEN và OXYGEN
W2: tỉ lệ mol phân tử
Trường hợp này áp dụng khi W2 là 3;
201MMM51 – 59 - Khai báo nhiệt dung riêng của vật liệu
- Cách 1: nhiệt dung riêng là hằng số, trường hợp này áp dụng khi W3 (201MMM00) l là 3;
Cấu trúc thẻ đầu vào: 201MM59 - 99 W1 W1: nhiệt dung riêng
- Cách 2: nhiệt dung riêng phụ thuộc nhiệt độ theo bảng (tương tự hệ số dẫn nhiệt).
- Cách 3: nhiệt dung riêng chỉ là hàm của nhiệt độ (tương tự hệ số dẫn nhiệt).
3.2.8. Thành phần điều khiển hệ thống
Có hai kiểu card input được sử dụng cho trường hợp này là 205CCCNN hoặc 205CCCN
Card 20500000 - Khai báo kiểu điều khiển
Cấu trúc thẻ đầu vào: 20500000 W1
W1: là 999 nếu sử dụng card dạng 205cccnn hay 9999 nếu sử dụng card 205CCCCN.
Card 205CCC00 hay 205CCCC0 – Kiểu card điều khiển.
Card 205CCC01 – CCC98 hay 205CCCC1 - CCCC8 khai báo dữ liệu của
thành phần điều khiển.
3.2.9. Dữ liệu động học lị
Trong chương trình RELAP5, mơ hình tốn học của động học lị được sử dụng là mơ hình động học lị điểm. Mơ hình động học lò điểm thường xuyên được sử dụng trong bài tốn phân tích thủy nhiệt của là phản ứng. Do đó, các card input khai báo về các thơng tin động học lị điểm thường phải có trong file input.
Các card cần thiết phải thông báo thông tin về động học là khi chúng ta sử dụng mơ hình động học lị điểm trong bài toán là:
Card 30000000 – Khai báo thơng tin về kiểu động học lị.
Thông tin này bắt buộc phải khai báo khi sử dụng động học lò điểm trong bài toán
Cấu trúc thẻ đầu vào 30000000 W1 W2
W1: kiểu động học là là POINT nếu sử dụng mơ hình động học lị điểm và sử dụng DELETE trong bài tốn RESTART.
W2: Kiểu phản hồi, có thể sử dụng các kiểu phản hồi sau :
SEPARABL, TABLE3, TABLE4, TABLE3A hay TABLE4A nếu không được nhập chương trình sẽ sử dụng tham số mặc định là SEPARABL.
W1: Kiểu phân rã của các sản phẩm phân hạch, nhập NO – GAMMA nếu khơng tính tốn đến sự phân rã của các sản phẩm phan hạch. GAMMA – AC cho tính tốn cả sự phân rã của các sản phẩm phân hạch và sự phân rã hóa học.
W2: Cơng suất tổng cộng của lị phản ứng bao gồm năng lượng của phản ứng phân hạch, năng lượng do sự phân rã của các sản phẩm phân hạch và năng lượng của sự phân rã hóa học. Giá trị này bắt buộc phải lớn hơn 0.
W3: Độ phản ứng ban đầu ($)
W4: Thời gian sống của nowtron trễ trên nơtron tức thời. W5: Hệ số nhân của sản phẩm phân hạch.
W6: Hệ số sinh U239 – số nguyên tử U239 trung bình sinh ra trong một phản ứng hạt nhân.
W7: Hệ số nhân trong phản ứng phân hạch. W8: Chu kỳ lò phản ứng.
W9: Đơn vị cho W8 có thể là : wk, day, hr, min, sec. W10: Thông tin về Boron.
Card 30000002 - thông tin về sự phân rã của các sản phẩm phân hạch
Cấu trúc thẻ đầu vào 30000002 W1 W2
W1: kiểu sản phẩm phân hạch : ANS73, ANS79 – 1, hay ANS79 – 3. Nếu không được nhập, dữ liệu sản phẩm phân hạch theo chuẩn ANS năm 1973 sẽ được sử dụng.
W2: Năng lượng sản sinh trên một phản ứng phân hạch (MeV/Phân hạch). Các tham số khác được nhập tùy theo kiểu sản phẩm phân hạch lựa chọn.
Card 30000101 - 0199 - Hằng số nơtron trễ
Cấu trúc card: 30000101 – 0199 W1 W2 W1: Tỉ lệ sinh nơtron trễ.
W2: Hằng số phân rã noowtron trễ (S-1).
Card 30000201 – 0299 - Hằng số phân rã của sản phẩm phân hạch.
W1: Tỉ lệ sản phẩm phân hạch
W2: Hằng số phân rã của sản phẩm phân hạch.
Card 30000301 – 0399 – Hằng số phân rã hóa học
Cấu trúc card: 30000301 – 0399 W1 W2 W3 W4 W1: Năng lượng sinh ra từ phân rã của U239
W2: Hằng số phân rã của U239
W3: Năng lượng sinh ra từ phân rã của Np239 W4: Hằng số phân rã của U239
Card 30000401 – 0499 - Dữ liệu lịch sử cơng suất lị.
Card 30000011 – 2999 - Khai báo thơng tin phản hồi lị phản ứng.
3.3. Cách chạy chƣơng trình RELAP5
+ Chạy trực tiếp từ cửa sổ lệnh:
Để chạy chương trình RELAP5 ta gõ câu lệnh sau vào cửa sổ lệnh DOS
Relap5 -i drr.i -o drr.o -r drr.r Relap5 : tên chương trình RELAP5 -i : khóa nhập file input
drr.i : tên file Input
-o : khóa nhập file output drr.o : tên file output
-r : khóa nhập file restart drr.r : tên file restart
+ Chạy thông qua file “.bat”
Để chạy chương trình ta có thể soạn 1 file có phần mở rộng là “.bat” với nội dung sau:
Relap5 -i drr.i -o drr.o -r drr.r
CHƢƠNG 4: PHÂN TÍCH SỰ CỐ VỠ ỐNG BÌNH SINH HƠI SỬ DỤNG CHƢƠNG TRÌNH RELAP5
4.1 Mơ phỏng bình sinh hơi bằng RELAP 5 4.1.1. Sơ đồ nút hố bình sinh hơi VVER-1000 4.1.1. Sơ đồ nút hố bình sinh hơi VVER-1000
Bảng 4.1 và Bảng 4.2 lần lượt thể hiện tên các khối điều khiển và thông số kỹ thuật dùng để mơ phỏng cho vịng sơ cấp và vòng thứ cấp.
Bảng 4.1: Vịng sơ cấp bình sinh hơi
Tên khối Độ dài/(chiều cao), m Diện tích dịng, m2 Thể tích, m3 Ghi chú 420 10,95 0,33395 3,658 Ống sinh hơi 1 421 11,09 0,636317 7,025 Ống sinh hơi 2
Tên khối Độ dài/(chiều cao), m Diện tích dịng, m2 Thể tích, m3 Ghi chú 422 11,09 0,4898 5,432 Ống sinh hơi 3 410, 411, 412 0,8 0,546 0,4368 Ống dẫn nước nóng vào ống sinh hơi (hot
collector)
441-03
0,67
Độ cao đỉnh 27,91 Độ cao đáy 27,24
0,546 0,3658 Đầu vào bình sinh hơi
415 1,875 Độ cao đỉnh 32,185 Độ cao đáy 30,31 0,386 0,7238 Phần trên của Ống dẫn nước nóng vào ống sinh hơi 430 0,8 Độ cao đỉnh 28,71 Độ cao đáy 27,91 0,546 0,4368 Ống dẫn nước lạnh 1 sau khi chảy qua ống
sinh hơi 1 (cold colletor)
431 0,8
Độ cao đỉnh 29,51 Độ cao đáy 28,71
0,546 0,4368 Ống dẫn nước lạnh 2 sau khi chảy qua ống
sinh hơi 2 (cold colletor) 432 0,8 Độ cao đỉnh 30,31 Độ cao đáy 29,51 0,546 0,4368 Ống dẫn nước lạnh 3 sau khi chảy qua ống
sinh hơi 3 (cold colletor)
435
1,875
Độ cao đỉnh 32,185 0,386 0,7238 Phần trên của Ống dẫn nước lạnh
Bảng 4.2: Vịng thứ cấp bình sinh hơi
Tên khối Độ dài/(chiều cao), m Thể tích, m3
400 0,8 11,8 401 0,8 22,6 402 0,8 22,05 403 0,3 14,15 404 0,8 32,90 405 0,5 7,1 450 0,8 4,0 451 0,8 3,6 452 0,8 8,8
Sơ đồ nút hố bình sinh hơi thứ 4 của vị VVER-1000 được thể hiện ở Hình 4.1 dưới đây. Các bình sinh hơi cịn lại có sơ đồ nút hóa và các thơng số kỹ thuật tương tự bình sinh hơi thứ 4.
Sơ đồ này được mô tả với các mã hiệu như sau:
- Lối vào vòng 1 là chân nóng 441, sau đó là 3 tầng trao đổi nhiệt 410, 411, 412 sau đó ra các đầu chân lạnh 432, 431 và 430 và trở lại vùng hoạt theo chân lạnh 444.
- Lối vào vòng 2 là Feed Water 490, chảy vào 3 tầng trao đổi nhiệt với vịng 1 hóa hơi ở 403 và bay hơi ra đường hơi chính 481 (405 là bộ phận tách ẩm).
Hình 4.1: Sơ đồ nút hố bình sinh hơi VVER-1000 bằng RELAP 5
4.1.2. Sơ đồ khối điều khiển
Nhằm kích hoạt các van, hệ thống cấp nước khẩn cấp vùng hoạt, bình điều áp các khối điều khiển được sử dụng khi xảy ra sự cố. Các khối điều khiển này bao gồm:
- Khối điều khiển van cơ lập bình sinh hơi (Hình 4.2)
Hình 4.2: Khối điều khiển van cơ lập bình sinh hơi - Khối điều khiển bơm cấp nước làm mát (Hình 4.3) - Khối điều khiển bơm cấp nước làm mát (Hình 4.3)
Hình 4.3: Sơ đồ khối điều khiển bơm cấp nước - Khối điều khiển hệ thống tiêm nước cấp cao áp (Hình 4.4)
- Khối điều khiển hệ thống cấp nước thấp áp (Hình 4.5)
Hình 4.5: Sơ đồ khối điều khiển hệ thống tiêm nước thấp áp - Khối điều khiển van điều khiển đường hơi chính (Hình 4.6)
Hình 4.6: Sơ đồ khối điều khiển van điều chỉnh đường hơi chính - Khối điều khiển van xả đường hơi chính (Hình 4.7)
Hình 4.7: Sơ đồ khối điều khiển van xả đường hơi chính
Các khối điều khiển này được hình thành từ các tham số điều khiển và các trip. Các tham số điều khiển xác định các tham số cần thiết để kích hoạt các hệ thống an toàn và hệ thống bảo vệ, sau đó các trip so sánh với giá trị này với các điểm thiết lập của các hệ thống an toàn và hệ thống bảo vệ, khi các giá trị này đạt tới các giá trị thiết lập thì các tín hiệu kích hoạt được phát ra nhằm kích hoạt hoạt động của các hệ thống bảo vệ và hệ thống an tồn. Có 2 loại trip là trip lơ- gic và trip biến thiên [4].
4.2. Phân tích sự cố vỡ ống bình sinh hơi
Sự cố vỡ ống bình sinh hơi được mô phỏng như sau:
Mô phỏng được tiến hành trong 1000 giây cho sự cố vỡ ống, ở tại thời điểm 0 giây thì xảy ra sự cố vỡ đơi một ống của bình sinh hơi với kích thước vết vỡ là 0,01 m2.
Diễn biễn của mơ phỏng sự cố được dự đốn bởi RELAP 5 như sau:
- Sau khi xảy ra sự cố, do chênh lệch áp suất nước từ vòng sơ cấp rò rỉ qua vòng thứ cấp với vận tốc lên cỡ 570 kg/s như trong Hình 4.8.
Hình 4.8: Lưu lượng dịng qua vết vỡ
- Dòng rò rỉ làm cho áp suất vòng sơ cấp giảm từ 15,72 MPa xuống đến 7,8 MPa sau 250 giây như trong Hình 4.9.
Hình 4.9: Áp suất vịng sơ cấp
- Khi áp suất giảm xuống dưới 14,55 MPa hệ thống dập lị được kích hoạt do tín hiệu áp suất thấp ở vịng sơ cấp, cơng suất nhiệt của lị giảm nhanh từ 3000 MWt xuống còn khoảng 200 MWt như trong Hình 4.10.
- Tín hiệu dừng bơm được kích hoạt ngay sau khi dập lị do đó lưu lượng dịng chất làm mát qua các bơm nước cấp chính giảm cực nhanh từ cơng suất bơm danh định Hình 4.11.
Hình 4.11: Lưu lượng dịng qua các bơm nước cấp
- Tại thời điểm 2,3 giây sau khi dừng lị, van cơ lập bình sinh hơi được kích hoạt đồng thời ngừng bơm nước cấp, lưu lượng bình sinh hơi giảm cực nhanh từ giá trị 1600 kg/s xuống còn 0 kg/s thể hiện trong Hình 4.12.
Hình 4.12: Lưu lượng đường hơi chính sau khi xảy ra sự cố
- Do van cô lập sinh hơi đóng dẫn đến áp suất bình sinh hơi tăng nhanh do đó tín hiệu van xả bình sinh hơi được kích hoạt làm cho lưu lượng hơi qua van xả bình sinh hơi tăng vọt từ giá trị 0 kg/s lên tới 621 kg/s, sau đó tiếp tục tăng giảm phụ thuộc vào q trình đóng mở của van xả bình sinh hơi Hình 4.13. Đối với những bình sinh hơi nguyên vẹn lưu lượng hơi qua van xả bình sinh hơi thay đổi phụ thuộc vào mỗi van đóng/mở van như mơ tả trong Hình 4.13. Sự thay đổi về áp suất của bình sinh hơi được thể hiện trong Hình 4.13.
Hình 4.13: Áp suất bình sinh hơi ở bình xảy ra vỡ ống và bình nguyên vẹn Từ hình vẽ ta có thể quan sát được áp suất của bình sinh hơi xảy ra vết vỡ Từ hình vẽ ta có thể quan sát được áp suất của bình sinh hơi xảy ra vết vỡ và áp suất của những bình nguyên vẹn. Đối với bình sinh hơi xảy ra vết vỡ (đường đồ thị p-404010000), áp suất ban đầu tăng vọt từ giá trị ban đầu 6,71 MPa đến giá trị 8,69 MPa do van cơ lập bình sinh hơi được kích hoạt, sau đó tại thời điểm 23 giây do có tín hiệu kích hoạt van xả hơi nên áp suất giảm mạnh về mức 7,1 MPa, sau đó có sự thăng giáng phụ thuộc vào việc van xả hơi đóng hay mở. Đối với bình sinh hơi nguyên vẹn (đường đồ thị p-104010000) tại thời điểm ban đầu, do van cơ lập bình sinh hơi được kích hoạt dẫn tới áp suất trong bình sinh hơi nguyên vẹn tăng lên, do thăng giáng phụ thuộc vào việc đóng và vở van xả an tồn, rồi giảm dần theo thời gian về mốc 6,0 MPa.
- Khi áp suất vòng sơ cấp nhỏ hơn 10,8 MPa, hệ thống tiêm nước cao áp được kích hoạt nhằm bơm nước làm mát vào vùng hoạt bù lại lượng chất