RELAP5-3D - RELAP5-3D

RELAP5-3D
RELAP5-3D Obrázek.gif
RELAP5-3D je nejnovější z řady kódů RELAP5 vyvinutých na Idaho National Laboratory (INL) pro analýzu přechodových jevů a nehod ve vodou chlazených jaderných elektrárnách a souvisejících systémech, jakož i pro analýzu pokročilých konstrukcí reaktorů.
VývojářiIdaho National Laboratory
První vydání6. července 1997
Stabilní uvolnění
RELAP5-3D / Ver: 4.4.2 [1]
(Před 2 roky, 5 měsíci a 13 dny)
Operační systémLinux, Okna
K dispozici vFortran 95
TypPokročilý výpočetní engine
LicenceProprietární
webová stránkarelap53d.vl.gov

RELAP5-3D je simulace nástroj, který uživatelům umožňuje Modelka spojené chování reaktor chladicí systém a jádro pro různé provozní přechodné stavy a postulované nehody ke kterému může dojít v a nukleární reaktor. RELAP5-3D (Rjedlík Exkurze a Leak Analýza Program) lze použít pro bezpečnost reaktoru analýza, návrh reaktoru, výcvik operátorů na simulátoru, a jako vzdělávací nástroj univerzit. RELAP5-3D byl vyvinut v Idaho National Laboratory řešit naléhavou potřebu analýzy bezpečnosti reaktoru a nadále se vyvíjí prostřednictvím Ministerstvo energetiky Spojených států a mezinárodní skupina uživatelů RELAP5 (IRUG) s ročními investicemi přes 3 miliony USD. Tento kód je distribuován prostřednictvím Technology Deployment Office společnosti INL a je licencován mnoha uživatelům vysoké školy, vlády, a korporace celosvětově.[2][3]

Pozadí

RELAP5-3D je výsledkem jednorozměrného kódu RELAP5 / MOD3 vyvinutého na Idaho National Laboratory (INL) pro USA Komise pro jadernou regulaci (NRC). Americké ministerstvo energetiky (DOE) začalo na začátku 80. let sponzorovat další vývoj RELAP5, aby vyhovělo vlastním potřebám hodnocení bezpečnosti reaktorů. V návaznosti na Černobylská katastrofa Společnost DOE provedla nové posouzení bezpečnosti všech svých zkušebních a výrobních reaktorů v celém systému Spojené státy. Kód RELAP5 byl vybrán jako nástroj termální-hydraulické analýzy kvůli jeho širokému přijetí.

Aplikace RELAP5 na různé konstrukce reaktorů vytvořila potřebu nového modelování schopnosti. Zejména analýza Řeka Savannah reaktory vyžadovaly trojrozměrný model proudění. Později, v rámci laboratorního financování, byla přidána kinetika vícerozměrných reaktorů.

Až do konce roku 1995 INL udržovala verze kódu NRC a DOE v jediné zdrojový kód které by mohly být dříve rozděleny na oddíly sestavení. Do té doby však bylo jasné, že efektivnost realizovaná údržbou jediného zdroje byla překonána zvláštním úsilím potřebným k uspokojení někdy protichůdných požadavků. Kód proto byl „rozdělit „do dvou verze —Jeden pro NRC a druhý pro DOE. Verze DOE udržovala všechny funkce a historii ověřování předchůdce kódu, plus přidané funkce, které byly sponzorovány DOE před a po rozdělení.

Nejvýznamnějším atributem, který odlišuje kód DOE od kódu NRC, je plně integrovaná, vícerozměrná tepelně-hydraulická a kinetická schopnost modelování v kódu DOE.[4][5][6][7][8][9] Tím se odstraní veškerá omezení použitelnosti kódu v celém rozsahu postulovaného havárie reaktoru. Mezi další vylepšení patří nové matice řešič, další vlastnosti vody a lepší časový posun pro větší robustnost.[5]

Funkce

Schopnost modelování

Snímání obrazovky a trojrozměrně otočný RELAP5-3D model Westinghouse Jaderná elektrárna Zion ukazující neplatná frakce (směs kapalné a plynné vody objemově) jako číslo mezi 0 a 1. Fialové části představují 100% voda, zatímco červené části označují 100% pára. Ostatní odstíny označují složení dvoufázové směs. Uživatelé mohou překrytí text na obrázek a přidat pomocné widgety (jako jsou grafy a aktualizace tabulek) do plocha počítače.

RELAP5-3D má vícerozměrný tepelná hydraulika a neutron schopnosti kinetického modelování. Multidimenzionální komponenta v RELAP5-3D byla vyvinuta, aby umožnila uživateli přesně modelovat multidimenzionální tok chování, které se může projevit v jakékoli složce nebo oblasti chladicího systému jaderného reaktoru. K dispozici je také dvourozměrný vodivý a radiační přenos tepla schopnost a modelování výletů rostlin a řídicích systémů.[10] RELAP5-3D umožňuje simulaci celé řady přechodných jevů reaktoru a předpokládaných nehod, včetně:

Hydrodynamický model

RELAP5-3D je přechodný dvoukapalinový model pro tok dvoufázového proudu pára /plyn -kapalný směs které mohou obsahovat nekondenzovatelné složky v plynné fázi a / nebo a rozpustný komponenta v kapalný fáze. Vícedimenzionální komponenta v RELAP5-3D byla vyvinuta, aby umožnila uživateli přesněji modelovat vícerozměrné chování toku, které může být vystaveno v jakékoli komponentě nebo oblasti Systém LWR. Typicky to bude nižší plénum, jádro, oblasti horního přetlaku a svodiče LWR. Model je však obecný a jeho použití není omezeno na nádoba reaktoru. Komponenta definuje jedno, dvou nebo trojrozměrné pole svazků a vnitřní spojení, která je spojuje. Geometrie může být buď Kartézský (x, y, z ) nebo válcové (r, q, z ). Ortogonální, trojrozměrná mřížka je definována vstupními daty intervalu sítě v každém ze tří směrů souřadnic.[11]

Funkčnost vícerozměrné komponenty byla testována a zdokonalována od doby, kdy byla poprvé použita ke studiu K reaktor na řece Savannah na počátku 90. let. K prokázání správnosti numerické formulace pro konzervační rovnice se používá sada deseti ověřovacích testovacích případů s uzavřeným řešením.[3]

Nedávný vývoj aktualizoval programovací jazyk na FORTRAN 95 a začleněny viskózní efekty v multi-dimenzionální hydrodynamický modely. V současné době obsahuje RELAP5-3D 27 různých pracovních kapalin, včetně:

Pracovní kapaliny umožňují jednofázové, dvoufázové a nadkritické aplikace.

Tepelný model

Tepelné struktury poskytované v RELAP5-3D umožňují výpočet tepla přenášeného přes pevné hranice hydrodynamických objemů. Schopnosti modelování tepelných struktur jsou obecné a zahrnují palivové kolíky nebo desky s jaderným nebo elektrickým ohřevem, přenos tepla napříč parní generátor trubky a přenos tepla ze stěn trubek a nádob. Závisí na teplotě a prostoru tepelné vodivosti a objemové tepelné kapacity jsou poskytovány v tabulkové nebo funkční formě buď z vestavěných, nebo z údajů dodaných uživatelem. K dispozici je také radiační / vodivý model krytu, pro který může uživatel dodat / zobrazit faktory vodivosti.[13]

Kontrolní systém

RELAP5-3D umožňuje uživateli modelovat řídicí systém typicky používaný v hydrodynamických systémech, včetně dalších jevů popsaných algebraický a obyčejné diferenciální rovnice. Každá součást řídicího systému definuje proměnnou jako specifickou funkci časově pokročilých veličin; to umožňuje vývoj řídicích proměnných z komponent, které provádějí jednoduché základní operace.

Kinetika reaktoru

Existují dvě možnosti, které zahrnují model kinetiky bodového reaktoru a model vícerozměrné neutronové kinetiky. Flexibilní průřez neutronů model a ovládací tyč byly zavedeny modely umožňující úplné modelování jádro reaktoru. The rozkladné teplo model vyvinutý jako součást modelu kinetiky bodového reaktoru byl upraven tak, aby vypočítal energii rozpadu pro kinetiku bodového reaktoru a modely vícerozměrné neutronové kinetiky.[14]

Nedávné významné upgrady

Možnost přesného ověření

Ověření zajišťuje, že program je vytvořen správně: (1) prokázáním, že splňuje jeho konstrukční specifikace, (2) porovnáním jeho výpočtů s analytickými řešeními a metoda vyráběných řešení. RELAP5-3D Sequential Verification zapíše soubor extrémně přesných reprezentací primárních proměnných pro porovnání výpočtů mezi verzemi kódu a odhalení jakýchkoli změn. Sada testovacích vstupních modelů využívá schopnosti kódu důležité pro modelování jaderných elektráren. Tato ověřovací schopnost také poskytuje prostředky k testování, zda důležité funkce kódu, jako je restart a zálohování, fungují správně.

Schopnost modelování pohyblivého systému

Schopnost simulovat pohyb, jaké se mohou vyskytnout na lodích, letadlech nebo pozemním reaktoru během zemětřesení, bude k dispozici ve verzi RELAP5-3D z roku 2013. Tato schopnost umožňuje uživateli simulovat pohyb prostřednictvím vstupu, včetně translačního posunutí a otáčení kolem počátku implikovaného pozicí referenčního objemu. Přechodnou rotaci lze zadat pomocí Eulerova úhlu nebo úhlu rozteče a vybočení. Pohyb je simulován pomocí kombinace sinusových funkcí a tabulek úhlů otáčení a translačního posunutí. Vzhledem k tomu, že gravitační konstanta je také vstupní veličinou, není tato schopnost omezena na povrch Země. Umožňuje modelu RELAP5-3D modelovat systémy reaktorů na vesmírných plavidlech, vesmírných stanicích, Měsících nebo jiných mimozemských tělesech.

Mezinárodní skupina uživatelů RELAP5

V mezinárodní skupině uživatelů RELAP5 (IRUG) je k dispozici pět různých úrovní členství. Každá z nich má jinou úroveň výhod, služeb a členských poplatků.[15]

Členové

Plnočlenská organizace je nejvyšší možnou úrovní účasti v IRUG. Členové dostávají software RELAP5-3D v zdrojový kód formulář. Je povoleno použití více kopií. K dispozici jsou dvě úrovně členství: Běžný a „Super uživatel“. Pravidelné členské organizace dostávají až 40 hodin asistence na vyžádání v oblastech, jako je přikývnutí modelu, doporučení k použití kódu, ladění a interpretace výsledků od technických odborníků INL RELAP5. Super uživatelé dostanou až 100 hodin pomoci personálu.[16]

Víceúčeloví účastníci

Víceúčelovými účastníky jsou organizace, které vyžadují použití kódu, ale nepotřebují ani nepřejí si všechny výhody řádného člena. Účastníci obdrží software RELAP5-3D v spustitelný pouze formulář. Je povoleno použití více kopií. Účastníci dostanou až 20 hodin pomoci personálu.[16]

Účastníci na jedno použití

Účastníci na jedno použití mají omezeno použití RELAP5-3D na jednom počítači, po jednom uživateli. Obdrží spustitelný kód RELAP5-3D a mohou obdržet až 5 hodin asistence personálu.[16]

Účastníci univerzity

Účastníci univerzity mohou získat licenci na RELAP5-3D pro vzdělávací účely.[16]

Účastníci školení

Účastníci školení mají k dispozici dvě hlavní možnosti: mohou získat tříměsíční licenci na jedno použití pro kód RELAP5-3D a až 10 hodin asistence personálu nebo tříměsíční licenci pro více použití a až 40 hodin zapnuto -volejte technickou pomoc. Na základě potřeb zákazníků lze provést alternativní opatření. Tyto úrovně účasti jsou určeny pro zájemce o účast na vzdělávacích kurzech. Součástí balení je jedna sada tréninkových videí RELAP5-3D.[16]

Hlavní zprávy RELAP5-3D

Verze[17]Datum vydání[17]
RELAP5-3D 1.0.06. července 1997
RELAP5-3D 1.0.0519. září 1997
RELAP5-3D 1.0.0824. září 1998
RELAP5-3D 1.1.023. listopadu 1998
RELAP5-3D 1.1.74. srpna 1999
RELAP5-3D 1.1.7228. října 1999
RELAP5-3D 1.2.05. května 2000
RELAP5-3D 1.2.226. června 2000
RELAP5-3D 1.3.5 [18]14. března 2001
RELAP5-3D 2.0.3 [19]21. srpna 2002
RELAP5-3D 2.2 [20]30. října 2003
RELAP5-3D 2.4 [21]5. října 2006
RELAP5-3D 3.0.0 [22]29. listopadu 2010
RELAP5-3D 4.0.3 [17]12. července 2012
RELAP5-3D 4.1.3 [17]8. října 2013
RELAP5-3D 4.2.1 [1]30. června 2014
RELAP5-3D 4.3.49. října 2015
RELAP5-3D 4.4.225. června 2018

Poznámky

  1. ^ A b „Zpravodaje RELAP5-3D“. Inl.gov. Citováno 2014-10-16.
  2. ^ "??" (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  3. ^ A b "rv1.book" (PDF). Citováno 2012-11-26.
  4. ^ „RELAP5-3D“. Inlportal.inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  5. ^ A b "Soubor HomePage RELAP5-3D". Inl.gov. 17. 05. 2011. Citováno 2012-11-26.
  6. ^ „SAN - Network Assessment Network“. San.iaea.org. Citováno 2012-11-26.
  7. ^ „Počítačová podpora NE / RHP“. Engineering.oregonstate.edu. Citováno 2012-11-26.
  8. ^ Uspuras, E .; Kaliatka, A .; Bubelis, E. (2004). „Annals of Nuclear Energy - Validation of coupled neutronic / Thermal-hydraulic code RELAP5-3D for RBMK-1500 reaktor application“. Annals of Nuclear Energy. 31 (15): 1667–1708. doi:10.1016 / j.anucene.2004.06.002.
  9. ^ „Idaho National Laboratory - Technology Transfer - Technologies available for Licensing“. Inl.gov. Archivovány od originál dne 19. 2. 2013. Citováno 2012-11-26.
  10. ^ „Relap5-3D“ (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  11. ^ „Nedávná vylepšení hydrodynamiky kódu REFLAP5-3D“ (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  12. ^ „2002con1435.pdf“ (PDF). Citováno 2012-11-26.
  13. ^ "rv1.book" (PDF). Citováno 2012-11-26.
  14. ^ „Rv2.book“ (PDF). Citováno 2012-11-26.
  15. ^ „RELAP5-3D International Users Group“. Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  16. ^ A b C d E „Licenční požadavky RELAP5-3D“. relap53d.inl.gov. Citováno 2018-02-21.
  17. ^ A b C d „Vydání verze RELAP5-3D“. Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  18. ^ „Poznámky k verzi RELAP5-3D verze 1.3.5“ (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  19. ^ „Poznámky k verzi RELAP5-3D? Verze 2“ (PDF). Citováno 2012-11-26.
  20. ^ „Poznámky k verzi RELAP5-3D verze 2.2“ (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.
  21. ^ „Poznámky k verzi RELAP5-3D verze 2“ (PDF). Citováno 2012-11-26.
  22. ^ „Poznámky k verzi RELAP5-3D verze 3.0“ (PDF). Inl.gov. Citováno 2012-11-26.

Reference

  • J. A. Findley a G. L. Sozzi, „Program BWR Refill-Reflood - Model Qualification Task Plan,“ EPRI NP-1527, NUREG / CR-1899, GEAP-24898, říjen 1981.
  • TM Anklam, RJ Miller, MD White, „Experimentální zkoumání přenosu tepla v nezakrytém svazku a bobtnání dvoufázové směsi za podmínek vysokého tlaku a nízkého toku tepla,“ NUREG / CR-2456, ORNL-5848, Národní laboratoř Oak Ridge , Březen 1982.
  • K. Carlson, R. Riemke, R. Wagner, J. Trapp, „Přídavek trojrozměrného modelování“, RELAP5 / TRAC-B, mezinárodní seminář uživatelů, Baton Rouge, LA, 4. – 8. Listopadu 1991.
  • R. Riemke, „Multidimenzionální konstitutivní modely RELAP5“, Mezinárodní seminář uživatelů RELAP5 / TRAC-B, Baton Rouge, LA, 4. – 8. Listopadu 1991.
  • H. Finnemann a A. Galati, „NEACRP 3-D LWR Core Transient Benchmark - Final Specifications“, NEACRP-L-335 (revize 1), leden 1992.
  • K. Carlson, R. Riemke, R. Wagner, „Teorie a vstupní požadavky na vícerozměrnou komponentu v RELAP5 pro termicko-hydraulickou analýzu místa v řece Savannah,“ EGG-EAST-9878, Idaho National Engineering Laboratory, červenec 1992.
  • K. Carlson, C. Chou, C. Davis, R. Martin, R. Riemke, R. Wagner, „Developmental Assessment of the Multi-Dimensional Component in RELAP5 for Savannah River Site Thermal-Hydraulic Analysis,“ EGG-EAST-9803 , Idaho National Engineering Laboratory, červenec 1992.
  • K. Carlson, C. Chou, C. Davis, R. Martin, R. Riemke, R. Wagner, R. Dimenna, G. Taylor, V. Ransom, J. Trapp, „Assessment of the Multi-Dimensional Component in RELAP5 /MOD2.5 ", Sborník z 5. mezinárodního aktuálního setkání o termální hydraulice jaderných reaktorů, Salt Lake City, Utah, USA, 21. – 24. Září 1992.
  • P. Murray, R. Dimenna, C. Davis, „Numerická studie trojrozměrné hydrodynamické složky v RELAP5 / MOD3“, RELAP5 International Users Seminar, Boston, MA, USA, červenec 1993.
  • G. Johnsen, „Stav a podrobnosti trojrozměrného modelování tekutin RELAP5,“ Zasedání programu aplikace a údržby kódu, Santa Fe, NM, říjen 1993.
  • H. Finnemann a kol., „Výsledky základních přechodných kritérií LWR,“ Sborník společné mezinárodní konference o matematických metodách a superpočítačích v jaderných aplikacích, sv. 2, str. 243, Kernforschungszentrum, Karlsruhe, Německo, duben 1993.
  • A. S. Shieh, V. H. Ransom, R Krishnamurthy, RELAP5 / MOD3 Code Manual Volume 6: Validation of Numerical Techniques in RELAP5 / MOD3, NUREG / CR-5535, EGG-2596, říjen 1994.
  • C. Davis, „Posouzení modelu vícerozměrných komponent RELAP5 pomocí dat z testu LOFT L2-5,“ INEEL-EXT-97-01325, Idaho National Engineering Laboratory, leden 1998.
  • R. M. Al-Chalabi a kol., „NESTLE: A Nodal Kinetics Code“, Transaction of the American Nuclear Society, svazek 68, červen 1993.
  • J. L. Judd, W. L. Weaver, T. Downar, J. G. Joo, „Třírozměrná uzlová neutronová kinetika neutronů pro RELAP5“, Sborník z tematického zasedání z roku 1994 o pokrokech ve fyzice reaktorů, Knoxville, TN, 11. – 15. Dubna 1994, sv. II, s. 269–280.
  • E. Tomlinson, T. Rens, R. Coffield, „Vyhodnocení modelu vícerozměrných komponent RELAP5 / MOD3“, RELAP5 International Users Seminar, Baltimore, MD, 29. srpna - 1. září 1994.
  • K. Carlson, „1D to 3D Connection for the Semi-Implicit Scheme“, R5M3BET-001, Idaho National Engineering Laboratory, červen 1997.
  • A. Shieh, „1D to 3D Connection for the Nearly-Implicit Scheme“, R5M3BET-002, Idaho National Engineering Laboratory, červen 1997.
  • J. A. Galbraith, G. L. Mesina, „RELAP5 / RGUI Architectural Framework“, sborník z 8. mezinárodní konference o jaderné energii (ICONE-8), Baltimore, MD, USA, 2. – 6. Dubna 2000.
  • G. L. Mesina a P. P. Cebull, „Extreme Vectorization in RELAP5-3D,“ Proceedings of the Cray User Group 2004, Knoxville, TN, USA, 16. – 21. Května 2004.
  • D. P. Guillen, G. L. Mesina, J. M. Hykes, „Restrukturalizace RELAP5-3D pro analýzu jaderných elektráren nové generace“, 2006 Transaction of the American Nuclear Society, sv. 94, červen 2006.
  • GL Mesina, „Reformulation RELAP5-3D in FORTRAN 95 and Results,“ Proceedings of the ASME 2010 Joint US-European Fluids Engineering Summer Meeting and 8th International Conference on Nanochannels Microchannels and Minichannels, FEDSM2010-ICNMM2010, Montreal, Quebec, Canada, Aug 1-5, 2010.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál ke kódu RELAP5-3D, svazek I: Struktura kódu, modely systému a metody řešení, INL-EXT-98-00834-V1, revize 4.2, Idaho National Laboratory, červen 2014.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál pro kód RELAP5-3D, Svazek II: Uživatelská příručka a požadavky na vstupy, INEEL-EXT-98-00834, Revize 4.2, Oddíl 8.7, Idaho National Laboratory, PO Box 1625, Idaho Falls, Idaho 83415, Červen 2014.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál pro kód RELAP5-3D, Svazek II: Uživatelská příručka a požadavky na vstupy, Příloha A, INEEL-EXT-98-00834, Revize 4.2, Idaho National Laboratory, PO Box 1625, Idaho Falls, Idaho 83415, Červen 2014.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál pro kód RELAP5-3D, svazek III: Vývojové hodnocení, INL-EXT-98-00834, revize 4.2, červen 2014.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál pro kód RELAP5-3D, svazek IV: Modely a korelace, INL-EXT-98-00834, revize 4.2, červen 2014.
  • Tým pro vývoj kódu RELAP5-3D, Manuál pro kód RELAP5-3D, svazek V: Pokyny pro uživatele, INL-EXT-98-00834, revize 4.2, červen 2014.
  • G. L. Mesina, D. L. Aumiller, F. X. Buschman, „Automated, Highly Accurate Verification of RELAP5-3D,“ ICONE22-31153, Proceedings of the 22.nd International Conference on Nuclear Engineering, Prague, Czech Republic, 7. – 11. Července 2014.

externí odkazy