RELAP5-3D - RELAP5-3D

RELAP5-3D
RELAP5-3D Image.gif
RELAP5-3D является последним из серии кодов RELAP5, разработанной в Национальная лаборатория Айдахо (INL) для анализа переходных процессов и аварий на атомных электростанциях с водяным охлаждением и связанных с ними систем, а также для анализа перспективных конструкций реакторов.
Разработчики)Национальная лаборатория Айдахо
изначальный выпуск6 июля 1997 г.
Стабильный выпуск
RELAP5-3D / Версия: 4.4.2 [1]
(2 года, 5 месяцев и 13 дней назад)
Операционная системаLinux, Windows
Доступно вФортран 95
ТипПродвинутый вычислительный движок
ЛицензияПроприетарный
Интернет сайтвозврат53d.inl.gov

RELAP5-3D это симуляция инструмент, который позволяет пользователям модель совместное поведение реактор система охлаждающей жидкости и основной для различных рабочих переходных процессов и постулируемых несчастные случаи что может произойти в ядерный реактор. РЕЛАП5-3Д (рреактор Eэкскурсия и LEak Аанализ пrogram) может использоваться для безопасность реактора анализ, конструкция реактора, симулятор обучения операторов, и как образовательный инструмент университетами. РЕЛАП5-3Д был разработан в Национальная лаборатория Айдахо для удовлетворения насущной потребности в анализе безопасности реактора и продолжает развиваться через Министерство энергетики США и Международная группа пользователей RELAP5 (IRUG), ежегодно инвестирующая более 3 миллионов долларов. Код распространяется через отдел внедрения технологий INL и лицензирован для множества университеты, правительства, и корпорации Мировой.[2][3]

Фон

RELAP5-3D является развитием одномерного кода RELAP5 / MOD3, разработанного в Национальная лаборатория Айдахо (INL) для США. Комиссия по ядерному регулированию (NRC). Министерство энергетики США (DOE) начало спонсировать дополнительную разработку RELAP5 в начале 1980-х годов для удовлетворения собственных потребностей в оценке безопасности реакторов. После Чернобыльская катастрофа, Министерство энергетики провело повторную оценку безопасности всех своих испытательных и производственных реакторов на всем протяжении Соединенные Штаты. Код RELAP5 был выбран в качестве инструмента теплогидравлического анализа из-за его широкого распространения.

Применение RELAP5 в реакторах различных конструкций создало потребность в новых моделирование возможности. В частности, анализ Саванна Ривер реакторы требовали трехмерной модели потока. Позже, при лабораторно-дискреционном финансировании, была добавлена ​​многомерная кинетика реактора.

Вплоть до конца 1995 года INL поддерживал версии кода NRC и DOE в единой исходный код что могло быть разделено раньше сборник. Однако к тому времени стало ясно, что эффективность, достигаемая за счет обслуживания единого источника, преодолевается дополнительными усилиями, необходимыми для удовлетворения иногда противоречивых требований. Таким образом, код был "расколоть "на два версии - один для NRC, а другой для DOE. Версия DOE сохранила все возможности и историю валидации кода-предшественника, а также дополнительные возможности, которые были спонсированы DOE до и после разделения.

Наиболее заметным признаком, который отличает код DOE от кода NRC, является полностью интегрированная возможность многомерного термогидравлического и кинетического моделирования в коде DOE.[4][5][6][7][8][9] Это снимает любые ограничения на применимость кода ко всему диапазону постулируемых аварии реактора. Другие улучшения включают новый матрица решатель, дополнительные свойства воды и улучшенное временное продвижение для большего надежность.[5]

Функции

Возможность моделирования

Скриншот из трехмерно вращающийся RELAP5-3D модель Westinghouse Сионская атомная электростанция показывая пустая фракция (смесь жидкой и газообразной воды по объему) в виде числа от 0 до 1. Фиолетовые части представляют 100% воды, а красные части указывают на 100% пар. Остальные оттенки указывают на состав двухфазного смесь. Пользователи могут наложение текст на изображении и добавить вспомогательный виджеты (например, графики и таблицы обновления) в рабочий стол.

RELAP5-3D имеет многомерный теплогидравлика и нейтрон возможности кинетического моделирования. Многомерный компонент в RELAP5-3D был разработан, чтобы позволить пользователю точно моделировать многомерное поток поведение, которое может проявляться в любом компоненте или области системы теплоносителя ядерного реактора. Также есть двухмерный проводящий и радиационный теплопередача возможность и моделирование аварийных остановов и систем управления.[10] RELAP5-3D позволяет моделировать полный спектр переходных режимов реактора и постулируемых аварий, включая:

Гидродинамическая модель

RELAP5-3D - это нестационарная двухжидкостная модель течения двухфазного пар /газ -жидкость смесь которые могут содержать неконденсирующиеся компоненты в паровой / газовой фазе и / или растворимый компонент в жидкость фаза. Многомерный компонент в RELAP5-3D был разработан, чтобы позволить пользователю более точно моделировать многомерное поведение потока, которое может проявляться в любом компоненте или области Система LWR. Обычно это будет нижний пленум, основной, верхняя зона статического давления и сливная труба LWR. Однако эта модель носит общий характер и не ограничивается ее использованием в корпус реактора. Компонент определяет одно-, двух- или трехмерный массив объемов и соединяющих их внутренних узлов. Геометрия может быть либо Декартово (х, у, г ) или цилиндрической (г, д, г ). Ортогональная трехмерная сетка определяется входными данными интервала сетки в каждом из трех координатных направлений.[11]

Функциональность многомерного компонента тестировалась и уточнялась с тех пор, как он впервые был применен для изучения К реактор на реке Саванна в начале 1990-х. Набор из десяти контрольных примеров с решениями в замкнутой форме используется для демонстрации правильности численной формулировки уравнений сохранения.[3]

Последние разработки обновили язык программирования к FORTRAN 95 и включены вязкий эффекты в многомерном гидродинамический модели. В настоящее время RELAP5-3D содержит 27 различных рабочих жидкостей, в том числе:

Рабочие жидкости подходят для однофазных, двухфазных и сверхкритических приложений.

Тепловая модель

Тепловые структуры, представленные в RELAP5-3D, позволяют рассчитывать тепло, передаваемое через твердые границы гидродинамических объемов. Возможности моделирования тепловых структур являются общими и включают топливные стержни или пластины с ядерным или электрическим нагревом, теплопередачу через парогенератор трубы и теплообмен от стенок труб и сосудов. В зависимости от температуры и пространства теплопроводность и объемная теплоемкость предоставляется в табличной или функциональной форме на основе встроенных или пользовательских данных. Существует также модель излучающего / проводящего корпуса, для которой пользователь может указать / просмотреть коэффициенты проводимости.[13]

Система контроля

RELAP5-3D позволяет пользователю моделировать систему управления, обычно используемую в гидродинамических системах, включая другие явления, описываемые алгебраический и обычные дифференциальные уравнения. Каждый компонент системы управления определяет переменную как конкретную функцию опережающих по времени величин; это позволяет разрабатывать управляющие переменные из компонентов, которые выполняют простые базовые операции.

Кинетика реактора

Есть два варианта, которые включают модель кинетики точечного реактора и модель многомерной нейтронной кинетики. Гибкий нейтронное сечение модель и тяга управления были реализованы, чтобы позволить полное моделирование активная зона реактора. В спад тепла Модель, разработанная как часть модели кинетики точечного реактора, была модифицирована для расчета мощности затухания для кинетики точечного реактора и многомерных моделей кинетики нейтронов.[14]

Недавние крупные обновления

Возможность точной проверки

Проверка гарантирует, что программа построена правильно: (1) демонстрируя, что она соответствует проектным спецификациям, (2) сравнивая свои расчеты с аналитическими решениями и метод изготовления решений. RELAP5-3D Sequential Verification записывает файл чрезвычайно точных представлений первичных переменных для сравнения вычислений между версиями кода, чтобы выявить любые изменения. Набор тестов входных моделей демонстрирует возможности кода, важные для моделирования атомных станций. Эта возможность проверки также предоставляет средства для проверки правильности работы важных функций кода, таких как перезапуск и резервное копирование.

Возможность моделирования подвижной системы

Возможность имитировать движение, которое можно было бы встретить на кораблях, самолетах или наземных реакторах во время землетрясения, становится доступной в версии RELAP5-3D 2013 года. Эта возможность позволяет пользователю имитировать движение посредством ввода, включая поступательное смещение и вращение вокруг начала координат, подразумеваемое положением эталонного объема. Переходное вращение может быть введено с использованием углов Эйлера или углов тангажа-рыскания-крена. Движение моделируется с помощью комбинации синусоидальных функций и таблиц углов поворота и поступательного смещения. Поскольку гравитационная постоянная также является входной величиной, эта возможность не ограничивается поверхностью Земли. Он позволяет RELAP5-3D моделировать реакторные системы на космических кораблях, космических станциях, на Луне или других внеземных телах.

Международная группа пользователей RELAP5

В Международной группе пользователей RELAP5 (IRUG) доступно пять различных уровней членства. У каждого свой уровень льгот, услуг и членских взносов.[15]

Члены

Полноценная членская организация - это максимально возможный уровень участия в IRUG. Участники получают программное обеспечение RELAP5-3D в исходный код форма. Допускается использование нескольких копий. Доступны два уровня членства: обычный и «суперпользователь». Организации-участницы получают до 40 часов помощи по вызову в таких областях, как кодирование моделей, рекомендации по использованию кода, отладка, а также интерпретации результатов технических экспертов INL RELAP5. Суперпользователи получают до 100 часов помощи персонала.[16]

Многофункциональные участники

Многопользовательские участники - это организации, которым требуется использование кода, но которые не нуждаются во всех преимуществах полноправного члена и не желают этого. Участники получают программное обеспечение RELAP5-3D в исполняемый файл только форма. Допускается использование нескольких копий. Участники получают до 20 часов помощи персонала.[16]

Одноразовые участники

Одноразовые участники могут использовать RELAP5-3D на одном компьютере, по одному пользователю за раз. Они получают исполняемый код RELAP5-3D и могут получить до 5 часов помощи со стороны персонала.[16]

Участники университета

Участники Университета могут приобрести лицензию на RELAP5-3D в образовательных целях.[16]

Участники тренинга

Для участников тренинга доступны два основных варианта: они могут получить трехмесячную одноразовую лицензию для кода RELAP5-3D и до 10 часов помощи со стороны персонала или трехмесячную лицензию на многократное использование и до 40 часов работы. -вызов технической помощи. Альтернативные меры могут быть выполнены в зависимости от потребностей клиентов. Эти уровни участия предназначены для тех, кто заинтересован в участии в учебных курсах. Один комплект обучающих видео по RELAP5-3D прилагается.[16]

Основные выпуски RELAP5-3D

Версия[17]Дата выпуска[17]
РЕЛАП5-3Д 1.0.06 июля 1997 г.
РЕЛАП5-3Д 1.0.0519 сентября 1997 г.
РЕЛАП5-3Д 1.0.0824 сентября 1998 г.
РЕЛАП5-3Д 1.1.023 ноября 1998 г.
РЕЛАП5-3Д 1.1.74 августа 1999 г.
РЕЛАП5-3Д 1.1.7228 октября 1999 г.
РЕЛАП5-3Д 1.2.05 мая 2000 г.
РЕЛАП5-3Д 1.2.226 июня 2000 г.
РЕЛАП5-3Д 1.3.5 [18]14 марта 2001 г.
RELAP5-3D 2.0.3 [19]21 августа 2002 г.
РЕЛАП5-3Д 2.2 [20]30 октября 2003 г.
РЕЛАП5-3Д 2.4 [21]5 октября 2006 г.
РЕЛАП5-3Д 3.0.0 [22]29 ноября 2010 г.
RELAP5-3D 4.0.3 [17]12 июля 2012 г.
RELAP5-3D 4.1.3 [17]8 октября 2013 г.
RELAP5-3D 4.2.1 [1]30 июня 2014 г.
RELAP5-3D 4.3.49 октября 2015 г.
RELAP5-3D 4.4.225 июня 2018 г.

Примечания

  1. ^ а б "Информационные бюллетени RELAP5-3D". Inl.gov. Получено 2014-10-16.
  2. ^ "??" (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  3. ^ а б "rv1.book" (PDF). Получено 2012-11-26.
  4. ^ «РЕЛАП5-3Д». Inlportal.inl.gov. Получено 2012-11-26.
  5. ^ а б "Файл домашней страницы RELAP5-3D". Inl.gov. 2011-05-17. Получено 2012-11-26.
  6. ^ «SAN - Сеть оценки безопасности». San.iaea.org. Получено 2012-11-26.
  7. ^ "Компьютерная поддержка NE / RHP". Engineering.oregonstate.edu. Получено 2012-11-26.
  8. ^ Uspuras, E .; Калитка, А .; Бубелис, Э. (2004). «Анналы атомной энергетики - подтверждение совместных нейтронно-физических / теплогидравлических кодов RELAP5-3D для приложения анализа реактора РБМК-1500». Анналы атомной энергетики. 31 (15): 1667–1708. Дои:10.1016 / j.anucene.2004.06.002.
  9. ^ «Национальная лаборатория Айдахо - Трансфер технологий - Технологии, доступные для лицензирования». Inl.gov. Архивировано из оригинал на 2013-02-19. Получено 2012-11-26.
  10. ^ «Релап5-3Д» (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  11. ^ «Последние улучшения гидродинамики в коде REFLAP5-3D» (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  12. ^ "2002con1435.pdf" (PDF). Получено 2012-11-26.
  13. ^ "rv1.book" (PDF). Получено 2012-11-26.
  14. ^ "Rv2.book" (PDF). Получено 2012-11-26.
  15. ^ «Международная группа пользователей РЕЛАП5-3Д». Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  16. ^ а б c d е «Запросы на лицензирование RELAP5-3D». relap53d.inl.gov. Получено 2018-02-21.
  17. ^ а б c d «Выпуски версии RELAP5-3D». Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  18. ^ «Примечания к выпуску RELAP5-3D версии 1.3.5» (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  19. ^ «Примечания к выпуску для RELAP5-3D? Версия 2» (PDF). Получено 2012-11-26.
  20. ^ «Примечания к выпуску RELAP5-3D версии 2.2» (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.
  21. ^ «Примечания к выпуску для RELAP5-3D версии 2» (PDF). Получено 2012-11-26.
  22. ^ «Примечания к выпуску RELAP5-3D версии 3.0» (PDF). Inl.gov. Получено 2012-11-26.

Рекомендации

  • Дж. А. Финдли и Г. Л. Соцци, "Программа заправки-заправки реакторов BWR - план квалификационной задачи модели", EPRI NP-1527, NUREG / CR-1899, GEAP-24898, октябрь 1981 г.
  • TM Anklam, RJ Miller, MD White, «Экспериментальное исследование теплопередачи непокрытых пучков и раздува уровня двухфазной смеси в условиях высокого давления и низкого теплового потока», NUREG / CR-2456, ORNL-5848, Национальная лаборатория Окриджа , Март 1982 г.
  • К. Карлсон, Р. Римке, Р. Вагнер, Дж. Трапп, «Дополнение к трехмерному моделированию», Международный пользовательский семинар RELAP5 / TRAC-B, Батон-Руж, Лос-Анджелес, 4–8 ноября 1991 г.
  • Р. Римке, "Многомерные конститутивные модели RELAP5", Международный семинар пользователей RELAP5 / TRAC-B, Батон-Руж, Лос-Анджелес, 4–8 ноября 1991 г.
  • Х. Финнеманн и А. Галати, «NEACRP 3-D LWR Core Transient Benchmark - Final Specification», NEACRP-L-335 (Revision 1), January 1992.
  • К. Карлсон, Р. Римке, Р. Вагнер, «Теория и входные требования для многомерного компонента в RELAP5 для термогидравлического анализа участка реки Саванна», EGG-EAST-9878, Национальная инженерная лаборатория Айдахо, июль 1992 г.
  • К. Карлсон, К. Чоу, К. Дэвис, Р. Мартин, Р. Римке, Р. Вагнер, «Оценка развития многомерного компонента в RELAP5 для термогидравлического анализа участка реки Саванна», EGG-EAST-9803 , Национальная инженерная лаборатория Айдахо, июль 1992 г.
  • К. Карлсон, К. Чоу, К. Дэвис, Р. Мартин, Р. Римке, Р. Вагнер, Р. Дименна, Г. Тейлор, В. Рэнсом, Дж. Трапп, "Оценка многомерного компонента в RELAP5" /MOD2.5 ", Труды 5-го Международного тематического совещания по теплогидравлике ядерных реакторов, Солт-Лейк-Сити, Юта, США, 21–24 сентября 1992 г.
  • П. Мюррей, Р. Дименна, К. Дэвис, "Численное исследование трехмерной гидродинамической составляющей в RELAP5 / MOD3", Международный пользовательский семинар RELAP5, Бостон, Массачусетс, США, июль 1993 г.
  • Дж. Йонсен, «Состояние и подробности трехмерного жидкостного моделирования RELAP5», Встреча по программе применения и поддержки кода, Санта-Фе, Нью-Мексико, октябрь 1993 г.
  • Х. Финнеманн и др., "Результаты тестов переходных процессов ядра LWR", Труды совместной международной конференции по математическим методам и суперкомпьютерам в ядерных приложениях, Vol. 2, стр. 243, Kernforschungszentrum, Карлсруэ, Германия, апрель 1993 г.
  • А. С. Ши, В. Х. Рэнсом, Р. Кришнамурти, Руководство по кодам RELAP5 / MOD3, том 6: Проверка численных методов в RELAP5 / MOD3, NUREG / CR-5535, EGG-2596, октябрь 1994 г.
  • К. Дэвис, "Оценка многомерной компонентной модели RELAP5 с использованием данных из теста LOFT L2-5", INEEL-EXT-97-01325, Национальная инженерная лаборатория Айдахо, январь 1998 г.
  • Р. М. Аль-Чалаби и др., "NESTLE: код узловой кинетики", Сделки Американского ядерного общества, том 68, июнь 1993 г.
  • Дж. Л. Джадд, В. Л. Уивер, Т. Даунар, Дж. Дж. Джу, "Трехмерная узловая кинетика нейтронов для RELAP5", Труды тематического совещания 1994 г. по достижениям в физике реакторов, Ноксвилл, Теннесси, 11–15 апреля 1994 г., т. II, стр. 269–280.
  • Э. Томлинсон, Т. Ренс, Р. Коффилд, "Оценка многомерной компонентной модели RELAP5 / MOD3", Международный пользовательский семинар RELAP5, Балтимор, Мэриленд, 29 августа - 1 сентября 1994 г.
  • К. Карлсон, «Соединение 1D с 3D для полуявной схемы», R5M3BET-001, Национальная инженерная лаборатория Айдахо, июнь 1997 г.
  • А. Ши, «Соединение 1D с 3D для почти неявной схемы», R5M3BET-002, Национальная инженерная лаборатория Айдахо, июнь 1997 г.
  • Дж. А. Гэлбрейт, Г. Л. Месина, «Архитектурная структура RELAP5 / RGUI», Труды 8-й Международной конференции по ядерной энергии (ICONE-8), Балтимор, Мэриленд, США, 2–6 апреля 2000 г.
  • Г. Л. Месина и П. П. Себулл, "Экстремальная векторизация в RELAP5-3D", Труды группы пользователей Cray 2004, Ноксвилл, Теннесси, США, 16–21 мая 2004 г.
  • Д. П. Гиллен, Г. Л. Месина, Дж. М. Хайкс, «Реструктуризация RELAP5-3D для анализа атомных станций нового поколения», 2006 г., Американское ядерное общество, Vol. 94, июнь 2006 г.
  • Г.Л. Месина, «Реформирование RELAP5-3D в FORTRAN 95 и результаты», Труды Совместного американо-европейского летнего совещания ASME 2010 по разработке жидкостей и 8-й Международной конференции по наноканальным микроканалам и мини-каналам, FEDSM2010-ICNMM2010, Монреаль, Квебек, Канада, август 1-5, 2010.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по коду RELAP5-3D Том I: Структура кода, системные модели и методы решения, INL-EXT-98-00834-V1, редакция 4.2, Национальная лаборатория Айдахо, июнь 2014 г.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по коду RELAP5-3D Том II: Руководство пользователя и требования к вводу, INEEL-EXT-98-00834, редакция 4.2, раздел 8.7, Национальная лаборатория Айдахо, почтовый ящик 1625, Айдахо-Фолс, Айдахо 83415, Июнь 2014 г.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по коду RELAP5-3D Том II: Руководство пользователя и требования к вводу, Приложение A, INEEL-EXT-98-00834, редакция 4.2, Национальная лаборатория Айдахо, почтовый ящик 1625, Айдахо-Фолс, Айдахо 83415, Июнь 2014 г.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по кодексу RELAP5-3D Том III: Оценка развития, INL-EXT-98-00834, редакция 4.2, июнь 2014 г.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по кодам RELAP5-3D Том IV: Модели и корреляции, INL-EXT-98-00834, редакция 4.2, июнь 2014 г.
  • Группа разработки кода RELAP5-3D, Руководство по кодам RELAP5-3D Том V: Руководство пользователя, INL-EXT-98-00834, редакция 4.2, июнь 2014 г.
  • Г. Л. Месина, Д. Л. Аумиллер, Ф. X. Бушман, «Автоматизированная высокоточная проверка RELAP5-3D», ICONE22-31153, Труды 22-й Международной конференции по ядерной инженерии, Прага, Чешская Республика, 7–11 июля 2014 г.

внешняя ссылка