分析NEA-NSC压水式反应堆控制棒控制在零功率基准的情况下撤离NODAL3代码

文摘

内部耦合的中子和热工水力学(N /张茵)代码的巴丹(印度尼西亚国家核能机构),NODAL3,基于few-group中子扩散方程的三维几何使用多项式节点的方法,验证了静态和瞬态压水式反应堆基准情况下。本文报告验证NEA-NSC NODAL3代码的压水式反应堆控制棒失控撤军在零功率基准。本文的目的是确定的准确性不断NODAL3代码解决慢速和快速反应性插入由于单和组控制棒银行撤回而多普勒功率和温度增量有限的系数。基准的选择,因为许多组织参与使用各种方法和近似,所以NODAL3的计算结果可以比较其他代码的结果。计算参数进行稳态、瞬态核心平均和瞬态热颗粒的结果。径向和轴向的影响节点是追究所有病例数。NODAL3代码的结果与参考解决方案很好的协议如果径向和轴向的节点数是2×2和2×18(总轴向层),分别。

1。介绍

内部分析的工具压水反应堆(压水式反应堆)安全、NODAL3代码,开发了印度尼西亚国家核能机构(巴坦)1]。为中子的开发分析工具的能力和压水式反应堆的热工参数是重要的支持提出了核电站在印尼的自我回顾。NODAL3代码是一个耦合的中子的和热工水力学代码基于few-group节点中子扩散方程的三维(3 d)笛卡尔几何稳定和时间问题。验证了压水式反应堆的代码静态和瞬态基准情况下(1- - - - - -6]。NODAL3代码的计算结果与参考解决方案显示很好的协议(1,5]。压水式反应堆瞬态基准例反应性事故发起(RIA) [7,8]。在这些情况下,核反应堆后滚蛋了权力达到限制条件;然而,在现实的操作条件下,有一个延迟时间对控制棒(CRs)关闭后中子通量或权力达到极限状态。

旁边的重要的压水式反应堆反应性引入分析RIA是单个或一组的不受控制的撤军CRs零功率。Fraikin和Finnemann提出的压水式反应堆基准情况下不受控制的安全撤出CRs事故零功率(9]。RIA的基准相比,核反应堆将在一定延迟时间后滚蛋了;这意味着发生在安全的最大力量。CRs事故影响的控制戒断反应性和权力分布异常,应假定安全分析的DBA(设计基础事故)10]。因此,该基准的准确性是非常有用的知道一个分析工具在解决的压水式反应堆假定初始事件控制在零功率CRs撤军。此外,有许多参与机构使用各种方法和近似(11),包括参考解决方案,所以NODAL3代码的计算结果可以直接进行比较。

控制基准的控制棒在零功率撤军,事故不断缓慢的插入和快速反应,由于单一和组控制棒银行撤出,分别。的力量和温度增量有限的反馈反应多普勒。这项工作的目的是确定的准确性NODAL3代码分析的瞬态参数连续慢速和快速反应性事故由于不受控制的控制棒撤军在零功率压水式反应堆DBA分析的一个重要方面。

本文组织如下。节2的描述NEA-NSC控制棒失控撤军在零功率基准的情况下。部分3描述了核心NODAL3代码的计算方法。部分4提出了一些结果与讨论,其次是这项工作的结论部分5。

2。NEA-NSC压水式反应堆3 d / 1 d控制在零功率基准情况下控制棒撤军

的NEA-NSC压水式反应堆控制CR撤军基准核心几乎是一样的棒弹射基准除了CR布局(12和动态演化9]。有157个燃料组件(FA)基准的核心,在48个总成与CR,见图1,有3种浓缩FAs, 2.1 w / o, 2.6 w / o,和3.1 w / o,与4 CRs银行A, B, C, D,关闭银行美国银行之一B, C, D和S(1型吸收剂)位于2.1 w / o FAs的银行(2型吸收剂)位于3.1 w / o FAs [9]。径向尺寸是21.606厘米×21.606厘米而活跃的核心的高度是367.3厘米的上、下轴向反射器厚度30.0厘米。有些FAs和可燃吸收棒(BA),如12 BAs 16 BAs和20 BAs在2.6 w / o FAs,以及12 BAs和16 BAs在3.1 w / o FAs。

文献[7CR)显示了一些规范;CR总长度是362.159厘米。的全部插入CR是37.7厘米从低反射器的底部,所以401.183厘米的高度是CR全面撤军的位置。CRs位置完全插入和退出对应0和228单位的步骤,分别。详细的热工数据和宏观横截面和衍生品规定(9]。

在控制CR撤军基准测试中,有4例,病例A, B, C和D;然而,只有三个案例,案例,案例B、D和案例,被认为是在这个工作。案例C不是这样认为,因为它不同于B只有包层和水之间的传热系数是常数的30000 W / m²/ K (9]。此外,参考结果显示只有B和案件C[小区别12]。在每种情况下,分析了瞬态参数直到十年代后反应堆旅行发生的信号。计算基准情况如下(9]:(我)情况下代表CRs银行CRs撤军(D)银行和其他银行(C, B, A, S)保持完全撤回,直到安全。(2)案例B代表一组CRs银行撤出(银行B和C), CRs银行a和D仍完全插入,和其他CRs银行完全撤回,直到安全。(3)例D代表集团CRs银行撤出(A和B银行),CRs银行C和D仍然完全插入,和其他CRs银行完全撤回,直到安全。

3所示。基准核心计算

所有计算结果NODAL3代码将与参比溶液相比,黑豹代码,如[12]。以前的作品一样(1,5),所有瞬态情况下计算了绝热(AM)和改进准静态(IQM)方法。这些方法中描述的详细数值(1]。

NODAL3代码使用了一个3 d对称季度核心配置图中描述1计算的核心。轴向核心分为18层,从下到上,1层为低反射器(30.0厘米厚),16层为活动核心(7.7厘米,11.0厘米,15.0厘米,30.0厘米(10层),12.8厘米(2层),8.0厘米),和1层上反射器(30.0厘米)。活动的核心配置倒数第2层(7.7厘米)在图描述2,其余层配置如图1。

NODAL3的计算结果与参考解决方案(12]: 稳态的结果(我)临界硼浓度,ppm (B1)结果(2)轴向功率峰因子,(结果B2)(3)径向功率峰因子,(结果B3)(iv)全局(3 d)功率峰因子,(结果B6)注意:结果值在6日(B4)和13(结果B5)轴向层不可以提出以来NODAL3代码不能给那些活跃的输出层。 瞬态核心平均结果(我)裂变发电相对于名义,%,最大功率,年代(C1)结果(2)平均冷却剂出口温度(最大值) ,°C(结果C3)(3)核心多普勒平均温度(最大值) ,°C (C4)结果注意:NODAL3代码不能给出的输出结果C2,冷却剂加热。 瞬态热颗粒的结果(我)最大的燃料中心线温度,°C(结果D6)注意:NODAL3代码不能给出的输出结果D1-D5和D7。信息,NODAL3计算最大内包层温度,然而基准结果D7最大外覆盖层温度。

假设在CRs收回72步/分钟的速度,而CRs下降228步骤2.2年代的恒定速度。CRs开始下降0.6年代裂变后力量达到标称功率的35%(2775兆瓦)。指出,最初的权力是10⁻¹³名义上的权力。主持人入口条件(流量、压力、温度、硼浓度)在瞬态常数(9]。

NODAL3计算使用以下输入条件:是由2×2径向节点/ FA, 1×18层轴向节点的最大时间步5.5 ms。在这部作品中,径向和轴向的节点数的影响研究。我们发现在以往的研究工作,给出了节点的数目显著影响计算结果(5]。为了与之前的研究相一致(1,5],NODAL3结果引用相比的相对偏差的绝对值(%)(1,12]。

4所示。结果与讨论

4.1。稳态的结果

表1显示了稳态参数的结果(B1, B2, B3, B6)情况下,B, c . NODAL3的计算结果的最大偏差0.64%计算和参数情况下,而其他计算参数的偏差小于0.37%的情况。NODAL3稳态基准测试的结果显示一个很好的协议与参考的结果(12]。它指出,径向和轴向的节点数NODAL3代码中使用不同的参考,黑豹的代码。因此,径向和轴向的节点数量的影响提出了表2和3。

表2和3显示径向和轴向的影响每足总节点数,分别。很明显,径向与轴向的节点数量有重要影响,由于最大偏差的变化范围0.64% - -1.27%和0.32% - -0.64%的径向和轴向节点,分别。在这些参数中,临界硼浓度和全球(3 d)功率峰因子, ,敏感到径向节点数。这些结果表明,案例的核心配置是敏感的节点数量,可能是因为当地的效果单一CRs银行取款。NODAL3代码的计算结果变得更接近参考的结果如果是使用2×2的径向节点数/ FA和轴向节点数量的2×18。通过使用推荐节点数据,偏差可以降低到50%或最大偏差为0.32%。然而,进一步分析在未来需要进行澄清的节点数是最佳获得满足计算结果。

4.2。瞬态核心平均结果

表4和数字3- - - - - -5显示计算瞬态核心参数使用NODAL3代码的情况下,B, c .超过10%偏差发生裂变的力量相对于名义(例B和D), 12.78% - -17.90%的范围,在偏差范围情况下< 0.48%。如前所述(12),迅速增加,因为是连续的快速反应性插入,所以这些偏差。然而,NODAL3的偏差小于基准参与者的结果的标准偏差在以前的工作12),因为他们的偏差在21% - -24.5%的范围。

表4显示时间的偏差最大裂变功率约为1.22% - -1.44%的病例。相当于偏差 区别;也就是说,的NODAL3大约0.42 - 1.18年代后发生。这些显然是如图3- - - - - -5;然而,NODAL3仍小于基准偏差的参与者的结果(12]。

表5和6径向和轴向节点数量的显示效果(裂变力量相对于名义)和时间的最大裂变功率参数。很明显,计算结果是敏感的径向和轴向节点数量,由于偏差范围的0.56% - -17.90%和0.48% - -17.90%的径向和轴向的节点数,分别。另一方面,最大裂变功率的计算时间结果并不敏感,因为偏差在0.0% - -2.59%和0.0% - -1.34%的范围为径向和轴向节点数,分别。指出,引用,黑豹代码,3×3节点和48个节点用于径向和轴向,分别为(12),所以轴向的增量节点NODAL3计算,18节点(1×18)36节点(2×18),给参考更紧密的结果。

4.3。瞬态热颗粒的结果

表7显示的偏差> 1%发生在病例B和D,而情况下的偏差< 1%,除了IQM方法。燃料中心线温度的最大偏差为3.62%(与我方法案例B)或相当于 (低)。然而,NODAL3的最大偏差小于基准参与者的结果的标准偏差在以前的工作12),因为他们的偏差是在19°C - 30.8°C。

表8和9表明,最高燃料温度更敏感轴向节点数比径向节点数,因为结果不同。很明显,以防B,因为偏差在0.73% - -3.62%和3.53% - -3.85%的范围为轴向和径向节点数,分别。通过使用一些轴向节点数据,偏差可以降低到79.8%(2×18节点),66.6%(4×18节点),69.3%(8×18节点)。

5。结论和未来的工作

巴丹的内部耦合的中子和热工水力学代码,NODAL3,基于few-group中子扩散方程的三维几何使用多项式节点的方法,验证了NEA-NSC压水式反应堆控制棒失控撤军在零功率基准。NODAL3代码显示的结果与参考解决方案很好的协议,尤其是径向节点的2×2和2节点/轴向层(共18层)。

未来的作品,NODAL3代码将用于分析描述的压水式反应堆的实际实验数据,如国际原子能机构- tecdoc - 815 (13),以及瞬态分析的先进压水堆核电站反应堆类型,如AP1000反应堆。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作已经被国际原子能机构部分支持研究合同编号。18731 / R0和印尼的财政部(DIPA)的财政年2015 - 2016。

引用

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