1 / 24

БАГИРА

Исследование динамики течений двухфазных смесей в циркуляционных контурах АЭС с помощью трехмерного теплогидродинамического кода. БАГИРА. С.Д. Калиниченко, А.Е. Крошилин, В.Е. Крошилин, А.В. Смирнов ОАО ВНИИАЭС, Москва, Россия. Назначение и возможности кода БАГИРА

marge
Download Presentation

БАГИРА

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Исследование динамики течений двухфазных смесей в циркуляционных контурах АЭС с помощью трехмерного теплогидродинамического кода БАГИРА С.Д. Калиниченко, А.Е. Крошилин, В.Е. Крошилин, А.В. Смирнов ОАО ВНИИАЭС, Москва, Россия

  2. Назначение и возможности кода БАГИРА • Разработанная во ВНИИАЭС программа БАГИРА– трехмерный теплогидродинамический код улучшенной оценки, описывающий нестационарную динамику пароводяных потоков в циркуляционных контурах АЭС. • Код БАГИРА являетсяуниверсальнымпрограммным средством, т.е. он способен моделировать течения с произвольными геометрическими характеристиками (одно-, двух- и трехмерные), причем, расчетные области различной мерности легко объединяются в рамках единой расчетной сетки • Основным предназначением кода БАГИРА служит детальное моделирование работы АЭС и анализ их безопасности.

  3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ • Смесь состоит из жидкой и газообразной (пар + неконденсирующийся газ) • фаз. • 2. Смесь не равновесна по температуре: температуры фаз могут отличаться • друг от друга и от температуры насыщения. • 3. Смесь не равновесна по скорости. Реализованы две версии расчета • скоростей фаз: • (а) модель дрейфа; • (б) модель, использующая два уравнения для импульсов фаз. • 4. Рассматриваются нестационарные, трехмерные (где это необходимо) • течения смеси. • 5. Описывается перенос до 6 компонентов в газовой и 6 компонентов • в жидкой фазе.

  4. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ 1. Баланс массы для смеси 2. Баланс массы для жидкости 3. Баланс массы для неконденсирующегося газа 4. Баланс энергии для смеси 5. Баланс энергии для газовой фазы 6. Уравнение импульса для смеси (модельдрейфа) или два уравнения импульса для жидкой и газовой фаз Применяется эффективная полунеявная численная схема, позволяющая проводить расчеты в режимереального временипри использовании многомерной нодализации

  5. ТРЕХМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ Особенности описания трехмерных эффектов Код БАГИРА изначально разрабатывался на основе трехмерной модели, пригодной для описания различных режимов течения: • Все векторные величины имеют по три компоненты, например, • дивергенция произвольного вектора есть • 2. Все переменные зависят от трех пространственных координат • 3. Учитывается турбулентный тепло- и массообмен. Расчет турбулентного • перемешивания производится на основе модели Прандтля

  6. ТРЕХМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ Эксперименты и численный анализ показывают, что учет трехмерных эффектов становится существенным в следующих режимах: • Изменение расхода теплоносителя в одной или нескольких петлях • Работа энергоблока на неполном числе петель • Нарушение условий теплоотвода со стороны II контура • Внесение положительной или отрицательной реактивности в ограниченный сектор активной зоны • Отказ части спринклерных систем безопасности • Тяжелые аварии с локальными разрушениями активной зоны

  7. ВЕРИФИКАЦИЯ КОДА БАГИРА • Код БАГИРА прошел подробную верификацию на базе • Экспериментов по исследованию отдельных явлений • Экспериментов на интегральных стендах • Экспериментов на действующих АЭС • Сопоставления с расчетами, выполненными по другим кодам • В 2006 г. код БАГИРА был лицензирован в ГАН РФ

  8. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 • Моделируются все существенные системы АЭС • Расчеты ведутся в режиме реального времени • Необходимо адекватное описание большого количества взаимосвязанных физических процессов • Необходимо обеспечить приемлемую точность расчетов при грубой нодализации и/или больших шагах по времени Код БАГИРА используется в тренажерах для моделирования теплогидродинамики I контура и корпусов ПГ Одномернаямодельдля трубопроводов I контура Трехмерная модель для корпуса реактора Двумерная модель для корпусов ПГ

  9. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Нодализация корпуса реактора Горизонтальнаяплоскость (xy) : 7  7 = 49 ячеек ( 37 активных) Высота (ось z): 7 ячеек Полное количество активных ячеек: 37  7 = 259

  10. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Нодализация трубопроводов I контура Каждая из четырех петель моделируется отдельно. Полное количество одномерных ячеек – 36

  11. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Нодализация корпуса ПГ Используется двумерная модель корпуса ПГ: продольные градиенты параметров считаются малыми по сравнению с поперечными Такая модель позволяет адекватно описать наиболее важные особенности поперечной циркуляции теплоносителя Каждый из четырех ПГ моделируется отдельно Полное количество активных двумерных ячеек: 45  4 = 180

  12. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Моделирование переходных режимов Последовательное отключение двух ГЦН из четырех работающих (блок №3 Запорожской АЭС) Сценарий:t = 0 с: отключается ГЦН в петле № 2; мощность реактора падает с 100% до 66% t = 100 с: отключается ГЦН в петле № 3; мощность реактора падает с 66% до 40% Давление в I контуре Уровень воды в компенсаторе давления

  13. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Моделирование переходных режимов Последовательное отключение двух ГЦН из четырех работающих (блок №3 Запорожской АЭС) Температура теплоносителя в «горячих» (Th) и «холодных» (Tc) нитках петель Петля № 1 Петля № 2 Петля № 3

  14. ТРЕНАЖЕРНАЯ МОДЕЛЬ РУ С ВВЭР-1000 Моделирование переходных режимов Последовательное отключение двух ГЦН из четырех работающих (блок №3 Запорожской АЭС) Профиль температуры теплоносителя над АЗ после отключения двух ГЦН Распределение температуры теплоносителя существенно не однородно Максимум температуры смещен к области врезки петель с действующими ГЦН Подобная картина наблюдается операторами АЭС (хотя прямых экспериментальных данных нет)

  15. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Схема ПГ 1- трубный пучок; 2 – “холодный” коллектор; 3 – “горячий” коллектор; 4 – коридоры; 5 – дырчатый лист с погруженными щитами; 6 – граница корпуса ПГ; 7 – коллектор питательной воды; 8 – главный паровой коллектор

  16. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Нодализационная схема ПГ 1- трубный пучок; 2 – “холодный” коллектор; 3 – “горячий” коллектор; 4 – коридоры; 5 – дырчатый лист с погруженными щитами; 6 – граница корпуса ПГ; 7 – коллектор питательной воды Расчетная сетка: 20 (X)  19 (Y)  17(Z). Полное число активных ячеек: 4119

  17. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Расчетное распределение параметров теплоносителя в корпусе ПГв стационарном состоянии на 100% мощности Объемная скорость смеси “Центральное” продольное горизонтальное сечение “Центральное” поперечное вертикальное сечение

  18. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Расчетное распределение параметров теплоносителя в корпусе ПГв стационарном состоянии на 100% мощности Объемное паросодержание “Центральное” продольное вертикальное сечение “Центральное” поперечное вертикальное сечение

  19. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Сопоставление результатов расчета и экспериментов (стационарное состояния ПГ на 100% мощности)

  20. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Сопоставление результатов расчета и экспериментов (стационарные состояния ПГ при различных уровнях мощности)

  21. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Моделирование гипотетической аварии: разрыв “горячего” коллектора внутри корпуса ПГ • Аварийный процесс начинается в момент времени t = 0 с. Причина аварии – разрыв “горячего” коллектора в нижней части корпуса ПГ (диаметр отверстия D = 0,15 м) • Упрощающие предположения: • Параметры теплоносителя в I контуре (температура, давление, паросодержание) в ходе аварийного процесса остаются постоянными и равными их начальным (номинальным) значениям • Расход подачи питательной воды и отвода пара зависят только от текущих значений положения уровня и давления в корпусе ПГ. • Работа систем безопасности не учитывается

  22. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Моделирование гипотетической аварии: разрыв “горячего” коллектора внутри корпуса ПГ Распределение объемного паросодержания ввертикальном продольном сечении ПГ между коллекторами в различные моменты времени

  23. 3D ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ ПГВ-1000 Моделирование гипотетической аварии: разрыв “горячего” коллектора внутри корпуса ПГ Распределение объемного паросодержания ввертикальном пеперечном сечении ПГ между коллекторами в различные моменты времени t = 0 с t = 1 с t = 5 с

  24. ЗАКЛЮЧЕНИЕ • БАГИРА – универсальный теплогидродинамический код улучшенной оценки для моделирования многомерных двухфазных течений в циркуляционных контурах АЭС в стационарных, переходных и аварийных режимах работы • Одной из главных особенностей кода БАГИРА является сочетание трехмерности математической модели с возможностью поводить расчеты в режиме реального времени • Код БАГИРА может эффективно использоваться как для исследовательских задач, так и в тренажерах для АЭС

More Related