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

Hasonló dokumentumok
Új fűtőelemek bevezetéséhez, a teljesítménynövelés engedélyezéséhez szükséges számítógépes modellezés

Gazdaságosabb üzemanyag és üzemanyag ciklus a paksi reaktorok növelt teljesítményén

A teljesítménysűrűség térbeli eloszlása

ALLEGRO Reaktorral Kapcsolatos Reaktorfizikai Kihívások XV. MNT Szimpózium

Új típusú fűtőelemek bevezetésének megalapozását szolgáló kísérletek, 2015 & 2016

Energetikai mérnökasszisztens Mérnökasszisztens

Reaktivitás üzemzavarok és ATWS események bizonytalansági elemzései

A HPLWR szuperkritikus nyomású reaktor egyensúlyi kampányszámítása

A PAE 1-4. BLOKK HERMETIKUS TÉR SZIVÁRGÁS-KORLÁT CSÖKKENTÉS LEHETŐSÉGÉNEK VIZSGÁLATA. Az OAH-ABA-03/16-M1 kutatási jelentés rövid bemutatása

CFX számítások a BME NTI-ben

Perturbációk elméleti és kísérleti vizsgálata a BME Oktatóreaktorán

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

HPLWR zónatervezési számítások

Az Oktatóreaktor reaktivitástartalékemelésének opciói és ezek biztonsági vonzata

A determinisztikus és a valószínűségi elemzések közös pontjainak meghatározása

Hermetikus tér viselkedése tervezési és tervezésen túli üzemzavarok során a Paksi Atomerőműben

VVER-440 (V213) reaktor (főberendezések és legfontosabb üzemi jellemzők)

95 Keresztúri András, Maráczy Csaba, Panka István, Tartalom

ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai

A VERONA rendszer fejlesztése az emelt teljesítményű, gadolínium tartamú kazettákkal üzemelő zónatöltetek on-line monitorozásához

A DINAMIKUS TÁVVEZETÉK-TERHELHETŐSÉG (DLR) ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK FELTÉTELEI

CFD vizsgálatok az ALLEGRO kerámia kazetta belső szubcsatornájára

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

Új atomerőművi üzemanyag tervezése

Xe- és Sm-mérgezettség üzemviteli vonatkozásai

Összefoglalás az épület hőigénye: 29,04 kw a választott előremenő vízhőmérséklet: 35 fok fűtési energiaigény: 10205,0 kwh/év

Az SCWR-FQT tesztszakaszának CFD analízise: a be- és kilépő rész vizsgálata

A nukleáris üzemanyag és a reaktor aktív zónájának kezelése az atomerőműben

A napsugárzás mérések szerepe a napenergia előrejelzésében

A NUKLEÁRIS BALESETEK ESETÉN HAZÁNKBAN HASZNÁLT LÉGKÖRI TERJEDÉS- ÉS DÓZISSZÁMÍTÓ SZOFTVEREK ÖSSZEHASONLÍTÁSA

Első magreakciók. Targetmag

VVER-440 ÜZEMANYAG-KAZETTÁKBAN LEJÁTSZÓDÓ HŰTŐKÖZEG-KEVEREDÉS MODELLEZÉSE A CFX KÓD SEGÍTSÉGÉVEL. Ph.D. tézisfüzet TÓTH SÁNDOR

PhD beszámoló. 2015/16, 2. félév. Novotny Tamás. Óbudai Egyetem, június 13.

A diplomaterv keretében megvalósítandó feladatok összefoglalása

Térbeli struktúra elemzés szél keltette tavi áramlásokban. Szanyi Sándor BME VIT. MTA-MMT konferencia Budapest, június 21.

Érdekes esetek néhány szóban

Fűtőelem konverzió a Budapesti Kutatóreaktorban

A Paksi Atomerőműben végrehajtott teljesítménynövelés

A ZR-6 kritikus rendszer méréseinek felhasználása transzport kódok tesztelésére

A PAKSI ATOMERŐMŰ NUKLEÁRISBALESET- ELHÁRÍTÁSI RENDSZERE SUGÁRVÉDELMI SZEMPONTBÓL

Atomerőművi üzemanyag tervezése

STATISZTIKA. A maradék független a kezelés és blokk hatástól. Maradékok leíró statisztikája. 4. A modell érvényességének ellenőrzése

ÚJ NUKLEÁRIS ENERGIATERMELÉSI MÓDSZEREK

Az α értékének változtatásakor tanulmányozzuk az y-x görbe alakját. 2 ahol K=10

Atomenergetikai alapismeretek

Vizsgálatok a Hermet program termohidraulikai modelljével kapcsolatban

TELEPÜLÉSI CSAPADÉKVÍZGAZDÁLKODÁS: Érdekek, lehetőségek, akadályok

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

A HŐMÉRSÉKLET ÉS A CSAPADÉK HATÁSA A BÜKK NÖVEKEDÉSÉRE

Populációbecslés és monitoring. Eloszlások és alapstatisztikák

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 Q

Használhatósági határállapotok. Alakváltozások ellenőrzése

AES Balogh Csaba

A PAKSI ATOMERŐMŰ NEM SUGÁR- VESZÉLYES MUNKAKÖRBEN FOGLALKOZTATOTT DOLGOZÓI ÉS LÁTOGATÓI SUGÁRTERHELÉSE

Konzulensek: Czeglédi Ádám Dr. Bojtár Imre

6. gyakorlat. Gelle Kitti. Csendes Tibor Somogyi Viktor. London András. jegyzetei alapján

235 U atommag hasadása

Függvények növekedési korlátainak jellemzése

Beszámoló az. Új nukleáris energiatermelési módszerek technológiai elemeinek fejlesztése (NUKENERG)


3

A töltettervező- és ellenőrző rendszer tesztelése gadolíniumot tartalmazó kazetták esetén

Környezetbarát elektromos energia az atomerőműből. Pécsi Zsolt Paks, november 24.

A REAKTORCSARNOKI SZELLŐZTETÉS HATÁSA SÚLYOS ATOMERŐMŰI BALESETNÉL

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki Kar. Járműelemek és Hajtások Tanszék. Siklócsapágyak.

Uránminták kormeghatározása gamma-spektrometriai módszerrel (2. év)

Elemi statisztika fizikusoknak

Hő- és füstelvezetés, elmélet-gyakorlat

Tapasztalatok csatolt 3D neutronkinetikai és termohidraulikai szimulációs modellekkel

FRÖCCSÖNTÉS SZIMULÁCIÓ A SZERKEZETI ANALÍZIS SZOLGÁLATÁBAN

Beszámoló az. Új nukleáris energiatermelési módszerek technológiai elemeinek fejlesztése (NUKENERG)

11 Baradlai Pál, Tilky Péter, Mészáros Béláné, Schunk János,

Vasúti teherkocsi tömbkerekek hőterhelése és törésmechanikája

Tar Dániel, Baranyai Gábor, Ézsöl György

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI. Termodinamika. Név: Azonosító: Helyszám: Munkaidő: 80 perc I. 50 II. 50 ÖSSZ.: 100. Javította: Képzési kódja:

EREDMÉNYEK A NUKLEÁRIS BIZTONSÁG TERMOHIDRAULIKAI HÁTTERÉHEZ VVER TÍPUSÚ ATOMERİMŐVEKBEN

Turbulens áramlás modellezése háromszög elrendezésű csőkötegben

A behajlási teknő geometriája

VVER-440 kazettafej modell előzetes validációs számításai

C15. Üzemeltetési ciklus hosszabbítás az MVM PA Zrt. VVER-440 blokkokon. Czibula Mihály. kiemeltprojekt-vezető. MVM PA Zrt. C15 Kiemelt Projekt

A HPLWR tanulmányozásához használt csatolt neutronfizikai-termohidraulikai programrendszer továbbfejlesztése

Porrobbanás elleni védelem. Villamos berendezések kiválasztása

Folyadékos és levegős napkollektor vizsgálata egy óbudai panellakásban

A GDP hasonlóképpen nem tükrözi a háztartások közötti munka- és termékcseréket.

VIDÉKFEJLESZTÉSI MINISZTÉRIUM. Petrik Lajos Két Tanítási Nyelvű Vegyipari, Környezetvédelmi és Informatikai Szakközépiskola

Fokolus szilárd-tüzelésű kazán katalizátorral

Függetlenségvizsgálat, Illeszkedésvizsgálat

SIKLÓCSAPÁGY KISFELADAT

Az ALLEGRO gyors reaktor kerámia kazettájának vizsgálata CFD módszerrel. TDK dolgozat

PTE PMMIK, SzKK Smart City Technologies, BimSolutions.hu 1

IVÓVIZEK RADIOANALITIKAI VIZSGÁLATA

Példa: Normálfeszültség eloszlása síkgörbe rúd esetén

Atomerőművi főberendezések Primer köri főberendezések

Gáz- és olajvezetékek hírközlő rendszerének kábelei

CDP 75/125/165 légcsatornázható légszárítók

11.3. A készségek és a munkával kapcsolatos egészségi állapot

In- és ex-core detektorok Aktívzóna-felügyelet és - monitorozás

A hőmérséklet-megoszlás és a közepes hőmérséklet számítása állandósult állapotban

A VAQ légmennyiség szabályozók 15 méretben készülnek. Igény esetén a VAQ hangcsillapított kivitelben is kapható. Lásd a következő oldalon.

Átírás:

Forrócsatorna számítások a csatolt KIKO3D- COBRA 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 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 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

A KIKO3D-COBRA-TABCO-FRAPTRAN számítási rendszeren alapuló forrócsatorna metodika, folyt. Probléma DNBR ( forráskrízistől való távolság ) kazettán belüli helyfüggése Egyenletes teljesítményeloszlás, 300 W/cm 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 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 DNBR Relatív eltérés [%] COBRA 1.424-1. TRABCO (alap) 0.842-40.9 2. TRABCO (módosított) 1.276-10.4 Konklúzió: a módosított TRABCO modell ésszerűen konzervatív eredményeket ad A TRABCO számítási eredmények, időfüggő axiális teljesítmény- és burkolathőmérséklet-eloszlások inputjai a FRAPTRAN fűtőelemviselkedési számításoknak (konverzió) 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 8

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények Kezdeti Kq (normált radiális teljesítményeloszlás) eloszlás 9

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények, folyt. 4000.0 3500.0 3000.0 Zóna teljesítmény [W/cm] 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 10

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, nodális szintű eredmények, folyt. 0.0080 0.0070 0.0060 0.0050 0.0040 0.0030 Reaktivitás [-] 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 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) 12

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények A forró csatorna faktorok, teljes teljesítményű kihúzott rudas állapot: Forró sorszám cs. k x értéke a lin. hőteljesítmény alapján k x értéke a pálcateljesítmény alapján Választott k x csatorna érték 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 forró 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 arány Max. átlagolt [J/gUO 2 ] radiálisan entalpia Max. fűtőelemhőmérséklet [ o C] Max. burkolathőmérséklet [ o C] 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 14

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 5.0 4.5 4.0 3.5 DNBR_min [-] 3.0 2.5 2.0 DNBR minimuma az 1. forrócsatornában 1.5 1.0 0.5 0.0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Idő [s] 15

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 1100.0 1000.0 Középponti és max. fűtőelem hőmérséklet [ o C] 900.0 800.0 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] 16

A forrócsatorna metodika demonstrációja egy rúdkilökődéses tranziensre, forrócsatorna szintű eredmények, folyt. 800.0 700.0 Max. burkolat hőmérséklet [ o C] 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] 17

Cladding Hoop Strain 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 3.50E-03 3.00E-03 2.50E-03 2.00E-03 1.50E-03 1.00E-03 5.00E-04 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A burkolat kerületi megnyúlása az idő függvényében 0.00E+00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Time (sec) 18

Thermal Radial Gap (mm ) 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 3.00E-02 2.50E-02 2.00E-02 1.50E-02 1.00E-02 5.00E-03 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A pasztilla és a burkolat közti rés változása az idő függvényében 0.00E+00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Time (sec) 19

Rad Ave Fuel Enthalpy 298.15K Ref (J/kg ) 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 2.00E+05 2 3 4 5 1.50E+05 6 1.00E+05 5.00E+04 0.00E+00 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Time (sec) 7 8 9 10 11 Az üzemanyagpálca radiálisan átlagolt entalpiája az idő függvényében 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 21

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. A műszerezési cső mellett lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás 22

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. A kazetta belsejében lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás 23

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. A kazetta szélén lévő maximum a teljesítményeloszlásban, Kk = pálcánkénti teljesítményeloszlás 24

1.400 1.300 1.200 1.100 A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. Műszerezési csőnél Belső Oldal élen DNBR min 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 K k 1.5-szeres teljesítményszorzó ( ATWS ), a kezdeti állapotban a pálcateljesítmény szerinti korlátozás 25

A hűtőközeg felmelegedését limitáló normálüzemi keretparaméter meghatározására, folyt. 1.300 1.250 1.200 DNBR min 1.150 1.100 Műszerezési csőnél 1.050 1.000 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 K k 1.2-szeres teljesítményszorzó ( Rúdhúzás ), a kezdeti állapotban a pálcateljesítmény szerinti korlátozás 26

Konklúziók Bemutattuk az új blokkok geometriájára, jellemzőire kifejlesztett új KIKO3D- COBRA-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-TRABCO- FRAPTRAN 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. 27

Köszönöm a figyelmet!