Расчетные программы и модели для детерминистических анализов

В основе детерминистического расчетного анализа безопасности ядерного оборудования АЭС лежат термогидравлические (ТГ) и нейтронно-кинетические (НК) расчеты, которые проводятся в секции ядерной безопасности АЭС компании TES s.r.o.

Для выполнения данного расчетного анализа компания TES s.r.o. применяет специализированное программное обеспечение (ПО), которое используются во многих энергетических и инжиниринговых компаниях, исследовательских организациях и органах надзора по всему миру:

RELAP5	модульная расчетная программа для анализа 1D TГ процессов на АЭС
TRACE	модульная расчетная программа для анализа 3D TГ процессов на АЭС
MELCOR	расчетная программа для анализа тяжелых аварий АЭС
PARCS – NK	НК расчетная программа для моделирования 3D нейтронной кинетики
SCALE/TRITON	vрасчетная программа для моделирования физики ядерного реактора
ALTHAM C	теплогидравлический расчетный код подканалов стержневой сборки ТВЭЛ
COBRA TF	теплогидравлический расчетный код подканалов стержневой сборки ТВЭЛ
ANSYS Fluent	CFD-код универсального назначения
OpenFOAM	CFD-код универсального назначения
Другое вспомогательное программное обеспечение:
SNAP	универсальный графический инструмент для разработки расчетных моделей и пре/постобработки результатов расчета
AptPlot	ПО для обработки графических результатов анализа
ACAP	ПО для количественной оценки результатов анализа (оценка степени соответствия с исходными данными)

CAMP a CSARP

Основными расчетными программами детерминистического анализа безопасности ядерного оборудования АЭС являются расчетные коды, применяемые компанией TES s.r.o. в рамках международных программ CAMP (Code Applications and Maintenance Program) и CSARP (Cooperative Severe Accident Research Program), что позволяет компании принимать активное участие в дальнейшем развитии и независимой валидации данных расчетных программ.

Независимая оценка Государственного надзорного органа по ядерной безопасности (SÚJB)

Условием применения расчетных программ для проведения анализа безопасности АЭС в Чешской Республике является проведение независимой оценки данных расчетных программ и и организаций-пользователей этих программ согласно директиве VDS 030 Государственного надзорного органа по ядерной безопасности Чехии (SÚJB). В настоящее время компания TES s.r.o. является одной из немногих компаний, которая применяет для анализа безопасности АЭС в Чешской Республике три расчетные программы, утвержденные согласно директиве VDS 030: RELAP5/MOD3.3, TRACE V5.0 и MELCOR 2.1.

Расчетные модели

Для анализа безопасности ядерного оборудования АЭС в TES s.r.o. разработан ряд расчетных моделей посредством вышеприведенных расчетных программ. Приведенный ниже перечень расчетных моделей не является полным, представлены лишь наиболее значимые из них:

Расчетные модели энергоблоков с реакторами типа ВВЭР-1000 и ВВЭР-440, включая первичный и вторичный контур АЭС, активную зону и системы АСУ ТП
Детальные расчетные модели систем и компонентов энергоблоков с реакторами типа ВВЭР, таких как контейнмент, бассейн выдержки отработавшего ядерного топлива, контур технической воды ответственных потребителей, уплотнения ГЦН и т.д.
Интегральное экспериментальное оборудование (ITF – Integral Test Facility), важное для энергоблоков ВВЭР: PSB-VVER, PMK-2, BC V-213, CVTR.
Экспериментальное оборудование подсистем и компонентов АЭС (SETF – Separate Effect Test Facility), например тестирующая установка THAI, служащая для экспериментальных исследований безопасности контейнмента, модели экспериментальных тепловыделяющих сборок с ячейками гексагональной и квадратной формы.

Все расчетные модели были проверены на основе анализа реальных событий и пусковых испытаний на АЭС, а также на основе тестов, проведенных на экспериментальном оборудовании типа ITF или SETF.

Обзор основных расчетных моделей и объем их валидации приведены в следующих таблицах:

Расчетные модели ядерного оборудования АЭС для термогидравлических расчетов и их валидации

Расчетные модели ядерного оборудования АЭС для нейтронно-кинетических расчетов и их валидации

Расчетные модели оборудования АЭС для расчета контейнмента, тяжелых аварий и их валидации

Инновация вычислительных моделей и методик для анализа тепловых ударов в корпусе ядерного реактора

В рамках проекта CZ.01.1.02/0.0.0/18_215/0016493 была проведена передача знаний в области расчетов тепловых и температурных ударов в корпусе ядерного реактора факультетом электротехники и коммуникационных технологий Технического университета Брно (FEKT VUT) компании TES, которая занимается термогидравлическим анализом безопасности ядерных блоков.
Проект «Инновация вычислительных моделей и методик для анализа тепловы хударов в корпусе ядерного реактора» ориентирован на создание CFD-модели нижней части шахты реактора ВВЭР-440/213 и холодных ниток циркуляционных петел. Использование данной CFD-модели позволит проводить анализ термогидравлических процессов, которые без надлежащего вмешательства оперативного персонала могут поставить под угрозу целостность корпуса реактора вследствие образования так называемых «холодных языков» при работе аварийных насосов высокого давления. Результатом проведенных расчетов станет оценка температурных полей в критической зоне корпуса реактора.
Задачей проекта является создание передовых вычислительных инструментов в среде CFD-программы ANSYS Fluent для использования их в целях получения исходных данных для инновации и валидации вычислительных моделей, программ и методик, применяемых для анализа безопасности и для валидации руководства по управлению тяжелыми авариями (РУТА) Accident Management на блоке АЭС с реактором ВВЭР-440 в среде системных программ RELAP5 и TRACE. Инновация и валидация вычислительных моделей, программ и методик позволит компании TES расширить область их применения для проведения анализа тепловых ударов в корпусе реактора и таким образом значительно улучшить качество и расширить спектр предоставляемых компанией услуг.
Проект будет также способствовать развитию дальнейшего сотрудничества между FEKT VUT и TES.
Проект финансируется совместно с Европейским Союзом в рамках Операционной программы «Предпринимательство и инновации в целях обеспечения конкурентоспособности» (ОППИ).

Заказчик	Место реализации	Реализовано
TES s.r.o.	ЧР	2019 г.

Заказчик	TES s.r.o.
Место реализации	ЧР
Реализовано	2019 г.

Инновационный проект «Партнерство по передаче знаний»: Передача знаний по нейтронно-физическим расчетам в рамках анализа безопасности АЭС.

В сентябре 2018 года компания TES успешно завершила инновационный проект CZ.01.1.02/0.0/0./15_013/0004603 «Передача знаний о нейтронно-физическим расчетам для анализа безопасности АЭС». В период с 2016 по 2018 год в компании TES в рамках оперативной программы OPPIK «Предпринимательство и инновации для повышения конкурентоспособности» под названием «Партнерство по передаче знаний» был реализован проект «Передача знаний в области нейтронно-физических расчетов для анализа безопасности АЭС». В настоящее время Министерство промышленности и торговли Чешской Республики выбрало данный проект как один из проектов с высоким потенциалом. Проект будет использоваться в качестве примера полезного опыта при определении новых целей и подготовке последующей операционной программы. В сотрудничестве с Брненским техническим университетом были разработаны и проверены расчетные модели, программы и методики, необходимые для комбинированных пространственных нейтронно-физических расчетов ядерных реакторов ВВЭР и PWR посредством расчетных кодов TRACE-PARCS и SCALE-Triton.

Заказчик	Место реализации	Реализовано
MPO	ČR	2016 - 2018

Заказчик	MPO
Место реализации	ČR
Реализовано	2016 - 2018

Разработка и валидация вычислительных моделей для Венгерской академии наук

Благодаря многолетней работе экспертов отдела ядерной безопасности по разработке и валидации вычислительных программ, используемых для анализа безопасности ядерных установок в рамках международной программы CAMP, компании TES в 2018 году удалось заключить выгодный контракт с Венгерской академией наук, в частности, с Центром энергетических исследований MTA EK (Hungarian Academy of Sciences Centre for Energy Research). В рамках этого контракта работники отдела разработали в среде программы TRACE V5.0 вычислительную модель интегрального экспериментального оборудования PMK 2, которую MTA EK использует для работ, связанных с оценкой безопасности реакторов ВВЭР-440 на АЭС «Пакш» в Венгрии. В течение 2019 года эксперты отдела в рамках данного контракта проведут обширную валидацию разработанной модели локализации и ликвидации последствий аварий с потерей теплоносителя первого контура (LOCA), выполненных на экспериментальном стенде PMK 2. Мы верим, что этот контракт является первым шагом на пути дальнейшего расширения сотрудничества между TES и MTA EK в области оценки безопасности существующих и будущих ядерных энергоблоков в Венгрии.

Заказчик	Место реализации	Реализовано
MTA EK	JE Paks	2018

Заказчик	MTA EK
Место реализации	JE Paks
Реализовано	2018

Применение программ и корреляций для расчета кризиса кипения в ядерных реакторах

В июне 2018 года был запущен новый трехлетний инновационный проект CZ.01.1.02/0.0/0.0/17_102/0011478 «Применение программ и корреляций для расчета кризиса кипения в ядерных реакторах». Проект финансируется совместно с Европейским Союзом в рамках Операционной программы «Предпринимательство и инновации в целях обеспечения конкурентоспособности» (ОППИ). В рамках этого проекта проводится передача знаний факультетом электротехники и коммуникационных технологий Технического университета Брно (FEKT VUT) компании TES в области расчетов кризиса кипения. Целью этой передачи знаний является ускорение инновационного процесса в компании TES для повышения уровня и расширения сегмента услуг компании в области анализа безопасности, связанного с расчетами кризиса кипения. В рамках проекта будут введены и валидированы расчетные программы, корреляции и методики, необходимые для расчетов кризиса кипения при выполнении сотрудниками TES анализа безопасности ядерных установок. Проект также позволит развивать дальнейшее сотрудничество между FEKT VUT Брно и TES.

Заказчик	Место реализации	Реализовано
ЕС, Министерство промышленности и торговли ЧР	ЧР	с 2017 г.

Заказчик	ЕС, Министерство промышленности и торговли ЧР
Место реализации	ЧР
Реализовано	с 2017 г.

Обработка и анализ информационных данных о процессах АЭС

Цель проекта заключалась в анализе текущего состояние процессов информационной поддержки и проведение их оптимизации (анализ будущего состояния). Кроме того, проект отображает существующие источники данных, процессы управления данными и необходимый диапазон данных для проведения оптимизации процессов. Проект также включает в себя создание молодой команды и передачу им know-how.

Заказчик	Место реализации	Реализовано
ČEZ ICT Services	ČEZ – АЭС «Дукованы» и «Темелин»	2013-2014гг.

Заказчик	ČEZ ICT Services
Место реализации	ČEZ – АЭС «Дукованы» и «Темелин»
Реализовано	2013-2014гг.

Применение кодов CFD при исследовании потоков в ядерном реакторе

Исследование течения теплоносителя в реакторе на основе результатов экспериментальных измерений и анализа основных термогидравлических явлений в среде кодов CFD. На основании этих исследований были разработаны стратегии, процедуры и методы безопасного и эффективного охлаждения реактора в аварийных ситуациях. Главной целью проекта было повышение безопасности энергоблоков АЭС, снижение радиационного риска при потенциальной аварии, развитие и модернизация системных термогидравлических кодов для АЭС.

Заказчик	Место реализации	Реализовано
Министерство промышленности и торговли ЧР	ЧР	2004-2007 гг.

Заказчик	Министерство промышленности и торговли ЧР
Место реализации	ЧР
Реализовано	2004-2007 гг.