Výpočtové programy a modely pro deterministické analýzy

Kariéra

Termo-hydraulické (TH) a neutronově-kinetické (NK) výpočty tvoří základ deterministických výpočtových analýz jaderných zařízení (JZ) prováděných v rámci Sekce jaderné bezpečnosti ve firmě TES s.r.o. Pro vypracování těchto analýz máme k dispozici řadu účinných SW nástrojů používaných pro tyto účely v mnoha energetických a inženýrských firmách, výzkumných organizacích a dozorných orgánech na celém světě:

  • RELAP5 – systémový 1D TH výpočtový program
  • TRACE – systémový 3D TH výpočtový program
  • MELCOR – výpočtový program pro analýzu těžkých havárií
  • PARCS – NK výpočtový program pro analýzu 3D neutronové kinetiky
  • SCALE/TRITON – výpočtový program pro reaktorovou fyziku
  • ALTHAM C – program pro subkanálové výpočty
  • COBRA TF – program pro subkanálové výpočty
  • ANSYS Fluent – univerzální multioborový CFD výpočtový program
  • OpenFOAM –  univerzální multioborový CFD výpočtový program
  • Další podpůrný SW:
    • SNAP – univerzální grafický nástroj pro vývoj modelů a pre/ post processing výpočtu
    • AptPlot –SW pro zpracování grafických výstupů analýzy
    • ACAP – SW pro kvantitativní hodnocení výstupů analýzy (posouzení míry shody s referenčními daty)

CAMP a CSARP

Těžiště výpočtových programů pro deterministické analýzy jaderných zařízení tvoří výpočtové programy, které jsou v TES využívány v rámci mezinárodních programů CAMP (Code Applications and Maintenance Program) a  CSARP (Cooperative Severe Accident Research Program). V rámci těchto programů se experti z TES s.r.o. aktivně podílí na dalším vývoji a  nezávislé validaci těchto výpočtových programů.

 

Hodnocení SÚJB

Podmínkou pro provádění bezpečnostních výpočtů pro jaderná zařízení v ČR je provedení hodnocení výpočtového programu a uživatele podle směrnice VDS 030 Státního úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB). TES s.r.o. má v současné době tři výpočtové programy zařazené do seznamu hodnocených programů dle směrnice VDS 030: RELAP5/MOD3.3, TRACE V5.0 a MELCOR 2.1, což nás jako jednu z mála firem v ČR opravňuje provádět bezpečnostní výpočty pro jaderné elektrárny v ČR.

Výpočtové modely

Pro výpočtové analýzy jaderných zařízení byla v TES s.r.o. vyvinuta celá řada výpočtových modelů v prostředí výše uvedených výpočtových programů. Následující výčet není úplný, uvedeny jsou pouze nejvýznamnější výpočtové modely:

  • Modely celých jaderných bloků VVER-1000 a VVER-440, zahrnující primární a sekundární okruh, aktivní zónu a systémy SKŘ.
  • Detailní modely systémů a komponent bloků VVER jako např. kontejnment, bazén ozářeného jaderného paliva, okruh TVD, ucpávky HCČ apod.
  • Integrální experimentální zařízení (ITF – Integral Test Facility) relevantní k  blokům VVER, PSB, PMK2, BC-V213, CVTR.
  • Experimentální zařízení dílčích systémů a komponent (SETF – Separate Effect Test Facility) – např. THAI, modely experimentálních palivových souborů s hexagonální i čtvercovou geometrií

Všechny výpočtové modely byly validovány na základě dat z reálných provozních událostí na JE a testů spouštění JE, případně na základě testů provedených na experimentálních zařízeních typu ITF nebo SETF.

 

Přehled nejdůležitějších výpočtových modelů a rozsahu jejich validace je uveden v následujících tabulkách:

Výpočtové modely JZ pro TH výpočty a jejich validace.

Výpočtové modely JZ pro NK výpočty a jejich validace

Výpočtové modely JZ pro výpočty KTMT a těžkých havárií a jejich validace

Inovace výpočtových modelů a metodik pro analýzu pT šoků na tlakovou nádobu jaderného reaktoru
 

V rámci projektu CZ.01.1.02/0.0.0/18_215/0016493 byl prováděn transfer znalostí v oblasti výpočtů tlakově-teplotních (pT) šoků na tlakovou nádobu jaderného reaktoru z FEKT VUT Brno do firmy žadatele TES s.r.o., která se zabývá termo-hydraulickými bezpečnostními výpočty jaderných bloků.

Projekt „Inovace výpočtových modelů a metodik pro analýzu pT šoků na tlakovou nádobu jaderného reaktoru“ je zaměřen na vytvoření CFD modelu sestupné šachty reaktoru VVER-440/213 a studených smyček a s tímto modelem následně na provedení výpočtů termo hydraulických procesů, které bez vhodného zásahu operativního personálu mohou způsobit ohrožení integrity tlakové nádoby reaktoru tzv. studenými jazyky vznikajícími při práci vysokotlakých havarijních čerpadel. Výsledkem provedených výpočtů bude vyhodnocení teplotních polí v kritické oblasti tlakové nádoby reaktoru.

Cílem projektu je vyvinout pokročilé výpočtové nástroje v prostředí CFD programu ANSYS Fluent a s jejich využitím pak získat referenční data pro inovaci a validaci výpočtových modelů programů a metodik pro bezpečnostní analýzy a pro validaci postupů Accident Management jaderného bloku s reaktorem VVER-440 v prostředí systémových programů RELAP5 a aTRACE. Inovace a validace výpočtových modelů, programů a metodik firmy TES s.r.o. umožní rozšířit oblast jejich použití pro bezpečnostní analýzy pT šoků a významně tak rozšířit a zkvalitnit spektrum služeb, keré firma TES s.r.o. poskytuje.

Projekt rovněž umožní rozvinout další spolupráci mezi FEKT VUT a TES s.r.o.
Projekt je spolufinancován Evropskou unií v rámci Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OPPIK), IV. výzva – Inovační vouchery.

Zákazník Lokalita Realizováno
TES s.r.o. ČR 2019
Zákazník TES s.r.o.
Lokalita ČR
Realizováno 2019
Inovační projekt PZT: Transfer znalostí v oblasti neutronově-fyzikálních výpočtů pro bezpečnostní analýzy JE

V září 2018 byl úspěšně ukončen inovační projekt CZ.01.1.02/0.0/0.0/15_013/0004603 „Transfer znalostí v oblasti neutronově-fyzikálních výpočtů pro bezpečnostní analýzy JE“, který byl ve firmě TES s.r.o. realizován v letech 2016 až 2018 byl v rámci operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OPPIK) pod výzvou „Partnerství znalostního transferu“. Tento projekt byl vybrán Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR jako jeden z projektů s nejvyšší kvalitou a potenciálem, který bude využit jako příklad dobré praxe při tvorbě nových výzev a přípravy navazujícího operačního programu. Během tohoto projektu byly ve spolupráci s FEKT VUT Brno vytvořeny a validovány výpočtové modely, programy a metodiky potřebné pro kombinované prostorové neutronově-fyzikální výpočty jaderných reaktorů typu VVER a PWR v prostředí výpočtových programů TRACE-PARCS a SCALE-Triton.

Zákazník Lokalita Realizováno
MPO ČR 2016 - 2018
Zákazník MPO
Lokalita ČR
Realizováno 2016 - 2018
Vývoj a validace výpočtových modelů pro MTA EK (Maďarská akademie věd)

Díky dlouholeté práci expertů Sekce jaderné bezpečnosti na vývoji a validaci výpočtových programů používaných pro bezpečnostní analýzy jaderných zařízení v rámci mezinárodního programu CAMP se firmě TES s.r.o. v roce 2018 podařilo získat významnou zakázku pro Maďarskou akademii věd, konkrétně pro MTA EK (Hungarian Academy of Sciences Centre for Energy Research). V rámci této zakázky experti Sekce JB pro MTA EK v prostředí výpočtového programu TRACE V5.0 vyvinuli výpočtový model integrálního experimentálního zařízení PMK 2, které MTA EK používá pro aktivity související s hodnocením bezpečnosti reaktorů VVER-440, primárně pro bloky JE Paks v Maďarsku. V průběhu roku 2019 potom experti Sekce JB v rámci této zakázky provedou rozsáhlou validaci vyvinutého modelu proti experimentům LOCA havárií v režimech s odstaveným reaktorem, provedených na experimentálním stendu PMK 2. Věříme, že tato zakázka je prvním krokem k další rozsáhlejší spolupráci TES s.r.o. s MTA EK v oblasti hodnocení bezpečnosti stávajících a připravovaných jaderných bloků v Maďarsku.

Zákazník Lokalita Realizováno
MTA EK JE Paks 2018
Zákazník MTA EK
Lokalita JE Paks
Realizováno 2018
Aplikace programů a korelací pro výpočet krize varu v jaderných reaktorech

V červnu 2018 byl zahájen nový tříletý inovační projekt CZ.01.1.02/0.0/0.0/17_102/0011478 „Aplikace programů a korelací pro výpočet krize varu v jaderných reaktorech“. Projekt je spolufinancován Evropskou unií v rámci Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OPPIK). V rámci tohoto projektu je prováděn transfer znalostí v oblasti výpočtů krize varu z FEKT VUT Brno do TES s.r.o. Cílem tohoto transferu je ve firmě TES s.r.o. urychlit inovační proces a tím zvýšit úroveň a rozšířit segment služeb firmy v oblasti bezpečnostních analýz spojených s výpočty krize varu. V rámci projektu budou zavedeny a validovány výpočtové programy, korelace a metodiky potřebné pro výpočty krize varu v bezpečnostních analýzách jaderných zařízení pracovníky firmy TES s.r.o. Projekt rovněž umožní rozvinout další spolupráci mezi FEKT VUT a TES. Projekt je spolufinancován Evropskou unií v rámci Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost (OPPIK).

Zákazník Lokalita Realizováno
EU, MPO ČR od 2017
Zákazník EU, MPO
Lokalita ČR
Realizováno od 2017
Zpracování a analýza dat JE procesů

Cílem projektu bylo analyzovat současný stav procesů informační podpory (analýza součaného stavu) a provedení jejich optimalizace (návrh budoucího stavu). Kromě toho projekt mapuje stávající zdrojová data, procesy, řízení dat a potřebný rozsah dat pro optimalizaci procesů. Součástí projektu je také vytvoření mladého týmu a předání know-how.

Zákazník Lokalita Realizováno
ČEZ ICT Services ČEZ, JE Dukovany a JE Temelín 2013 - 2014
Zákazník ČEZ ICT Services
Lokalita ČEZ, JE Dukovany a JE Temelín
Realizováno 2013 - 2014
Aplikace CFD kódů pro výzkum proudění v jaderném reaktoru

Výzkum proudění v reaktoru na základě výsledků experimentálního měření a analýzy klíčových termohydraulických jevů v prostředí CFD kódů. Na základě tohoto výzkumu byly vyvinuty strategie, postupy a metodiky pro bezpečné a efektivní vychlazování reaktoru v havarijních situacích. Hlavními cíli projektu bylo zvýšení bezpečnosti provozu jaderného bloku, snížení radiačního rizika při potenciální havárii, vývoj a modernizace systémových termohydraulických kódů pro JE.

Zákazník Lokalita Realizováno
Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR ČR 2004 - 2007
Zákazník Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR
Lokalita ČR
Realizováno 2004 - 2007