Разработка расчетных кодов для анализа теплогидравлических процессов на АЭС

Лаборатория вычислительной термогидродинамики АО “ЭНИЦ” разрабатывает расчетные теплогидравлические коды для исследования проблем безопасности АЭС, расчетного анализа новых конструкционных решений для оборудования АЭС, расчетного обоснования новых проектов АЭС.

Лаборатория вычислительной термогидродинамики совместно с ОКБ “Гидропресс” разработала трехмерный теплогидравлический код STEG (STEam Generator), предназначенный для анализа теплогидравлических процессов, протекающих во втором контуре горизонтального парогенератора, включая распределение примесей и отложение продуктов коррозии. Расчет течения пароводяной смеси во втором контуре парогенератора основан на численном интегрировании нестационарных трехмерных уравнений механики многофазных сред. Код STEG верифицировался на результатах экспериментов по теплогидравлике горизонтального парогенератора, проведенных в ОКБ «Гидропресс». Также была выполнена верификация кода STEG на экспериментах АО «ЭНИЦ», посвященных исследованию сепарации в горизонтальном парогенераторе при работе на повышенной мощности. Код STEG прошел верификацию по результатам экспериментальных исследований на натурных парогенераторах АЭС с ВВЭР. В настоящее время код STEG активно используется для анализа вариантов конструкции горизонтальных парогенераторов АЭС с ВВЭР новых проектов.

Лабораторией вычислительной термогидродинамики разработан программный комплекс VAPEX (VAPor EXplosion), предназначенный для моделирования взаимодействия расплава активной зоны с водой в ходе гипотетической тяжелой аварии на АЭС. Код VAPEX позволяет моделировать процесс дробления струи кориума и перемешивания крупнодисперсных капель расплава с водой, а также последующее распространение волны термической детонации в случае взрывного взаимодействия расплава активной зоны с водой. Расчет процесса взаимодействия расплава с водой основан на численном интегрировании нестационарных трехмерных уравнений механики многофазных сред. Код VAPEX был верифицирован по результатам экспериментальных исследований, выполненных на зарубежных экспериментальных стендах.

На рисунке приводятся результаты расчета кодом VAPEX одного из экпериментов, выполненных на установке QUEOS (Германия), в которой процесс перемешивания капель расплава с водой исследовался с помощью металлических шариков, падающих в воде.

В настоящее время код VAPEX включен в программный комплекс СОКРАТ в качестве специального модуля, описывающего взаимодействие расплава активной зоны с водой. Наличие данного модуля позволит полнее учесть сложные теплофизические процессы, которые могут иметь место в условиях тяжелой аварии.