Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 5

CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 5

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.2 : Cấu trúc khối TRNCTL [2] .

Trong đó :





TRNSET : Kết nối thông tin giữa các khối dữ liệu, thiết lập các mảng

để điều khiển việc giải ma trận thưa.







TRAN : Kiểm tra sự phát triển chuyển tiếp của lời giải, gần như mọi

thời gian được thực hiện trong khối này, tiêu tốn nhiều bộ nhớ nhất và gần

như mọi khối dữ liệu động phải ở trong bộ nhớ trung tâm và bộ nhớ yêu

cầu khởi tạo, lưu trữ thường xuyên.







TRNFIN : được thực hiện khi TRAN kết thúc chương trình con giải

phóng khơng gian cho các khối dữ liệu động lực khơng cần thiết.



Các chương trình con được điều khiển bởi TRAN bao gồm :





CHKLEV (Level Module hay Mơ hình cấp độ) : điều khiển sự dịch

chuyển của các mức dòng 2 pha giữa các khối thể tích.







TRIP (Trip System Module hay Mơ hình hệ thống ngắt ) : định giá trị

các câu lệnh logic. Mỗi câu lệnh trip là một câu lệnh đơn giản trả về giá

trị logic “Đúng” hoặc “Sai”. Nó quyết định hành động nào được nằm

Page | 24



trong thành phần của modul khác. Chẳng hạn như thành phần của van

được cung cấp rằng việc đóng hay mở van dựa trên các giá trị của trip,

thành phần bơm kiểm tra giá trị của trip để xác định xem bơm điện nào

được ngắt bởi trip.





TSTATE (Equation of State Boundary Volume Module hay Mơ hình

phương trình trạng thái ở các vùng biên của thể tích) : tính tốn trạng thái

thủy động của chất lỏng tại mỗi biên thể tích thủy động (thể tích phụ

thuộc thời gian). Chương trình con này tính tốn vận tốc của các khớp nối

phụ thuộc thời gian.







HTADV (Heat Structure Module hay Mô hình cấu trúc nhiệt) : giải

phương trình truyền (hay dẫn) nhiệt, tính tốn lượng nhiệt truyền qua mặt

chất lỏng của thể tích thủy động.







HYDRO (Hydrodynamic Module hay Mơ hình thủy động) : giải

phương trình thủy động.







RKIN (Reactor Kinetics Module hay Mơ hình động học lò phản ứng) :

tính tốn mức cơng suất trong lò phản ứng bằng cách sử dụng khơng gian

độc lập hay giải gần đúng phương trình động học điểm, trong đó giả thiết

rằng cơng suất được tách thành các hàm phụ thuộc không gian và thời

gian. Chương trình con này cũng tính tốn cơng suất tùy ý bằng cách sử

dụng mơ hình động học điểm nút đa chiều.







CONVAR (Control System Module hay Mơ hình hệ thống điều khiển)

: cung cấp khả năng mô phỏng hệ thống điều khiển điển hình được sử

dụng trong hệ thống thủy động.







DTSTEP (Time Step Control Module hay Mơ hình điều khiển bước

thời gian) : xác định kích cỡ bước thời gian, điều khiển hiệu chỉnh đầu ra

và xác định xem các bước nhảy tức thời có nên chấm dứt hay khơng.

Trong suốt thời gian thực hiện chương trình, các modul này thơng thường

Page | 25



sẽ hiển thị trên màn hình thiết bị cuối các thông tin : thời gian CPU, thời

gian bài tốn, kích cỡ bước thời gian và sự cải tiến số lượng của tiêu

chuẩn đầu ra.

Cấu trúc input của một chương trình RELAP 5 bao gồm các thẻ khai báo sau

đây được thể hiện trong bảng 2.1 [1] [2] .

Bảng 2.1 : Cấu trúc input của chương trình RELAP 5 [1] [2] .

Thẻ điều khiển

Thẻ vẽ đồ thị

Thẻ khai báo các thiết bị thủy động

Thẻ khai báo cấu trúc nhiệt

Thẻ đầu vào động học lò phản ứng

Thẻ dữ liệu dưới dạng bảng chung



Trong đó :

- Thẻ điều khiển : tên chương trình, các khai bao điều khiển thời gian tính tốn,

bước thời gian tính tốn…

- Thẻ vẽ đồ thị: bao gồm các yêu cầu vẽ đồ thị hiển thị chọn lọc các thơng số

ra màn hình, u cầu những thơng số cần tính tốn ra trong file output.

- Thẻ khai báo các thiết bị thủy động: về hình học cũng như các thông số hoạt

động như lưu lượng, áp suất, nhiệt độ… của từng thiết bị như ống, bơm, bình

điều áp, chân nóng, chân lạnh…

- Thẻ khai báo cấu trúc nhiệt: khai bao về các đặc tính nhiệt của các thiết bị, bao

gồm như công suất phát nhiệt, hệ số trao đổi nhiệt, nhiệt dung phụ thuộc vào vật

liệu…

Page | 26



- Thẻ đầu vào động học lò phản ứng: khai báo những thứ liên quan tới động

học như công suất, độ phản ứng…

- Thẻ dữ liệu dưới dạng bảng chung: khai báo những yếu tố bổ xung cho các

thẻ cấu trúc nhiệt hoặc động học lò phản ứng.

2.1.2. Khái niệm về node hóa và một số yêu cầu cơ bản khi thực hiện node

hóa :

Khi thực hiện q trình tính toán với RELAP5 chúng ta sẽ phải làm quen với

khái niệm sơ đồ node hóa. Node hóa là mơ phỏng một cách đơn giản hóa các mơ

hình của hệ thống thành các yếu tố hình học đơn giản như dạng ống(pipe), dạng

vành khăn (annulus), dạng nhánh (branch) hay một số dạng đặc biệt khác và

chia chúng thành các thể tích kiểm sốt, các thể tích này được nối với nhau bởi

các khớp nối (junction) thành các dạng hình học cụ thể. Chương trình tính tốn

sẽ tính trung bình các đặc tính của chất lỏng tại tâm của thể tích kiểm soát và

các đại lượng vector của chất lỏng tại các mối nối.

Việc node hóa đơn giản nhất của một mơ hình là chia nó thành các thể tích kiểm

sốt có kích thước hình học như nhau. Tuy nhiên việc lựa chọn thể tích kiểm

sốt phải đảm bảo tính ổn định về số học, thời gian chạy và miền hội tụ. Tính ổn

định về số học đòi hỏi tỷ số giữa chiều dài và đường kính của các node phải lớn

hơn 1. Kích thước sẽ ảnh hưởng đến thời gian chạy của chương trình, với kích

thước nhỏ hơn thì cần bước thời gian cũng nhỏ nhằm đảm bảo sự ổn định về mặt

số học [2] .

2.1.3. Cơ sở lý thuyết của chương trình RELAP 5 :

Việc tiến hành giải các mơ hình thủy nhiệt trong RELAP5 dựa vào 8 phương

trình cho 8 biến phụ thuộc chính:

- Các phương trình bảo tồn khối lượng với trạng thái khí và lỏng.

- Các phương trình moment với trạng thái khí và lỏng.

Page | 27



- Các phương trình bảo tồn năng lượng đối với khí & lỏng.

- Phương trình bảo tồn khối lượng cho thành phần khơng ngưng tụ trong pha

khí.

- Phương trình bảo tồn khối lượng cho hòa tan trong pha lỏng.

Trong đó 8 biến phụ thuộc chính bao gồm :

- Áp suất (P).

- Nội năng riêng phần của từng pha (Ug, Uf).

- Tỷ số thể tích hơi (hoặc khí) (còn gọi là tỉ số rỗng) (αg).

- Vận tốc cho pha khí và pha lỏng (vg, vf).

- Độ khơ của khí khơng ngưng tụ (Xn) và mật độ Boron (ρb).

- Các biến độc lập bao gồm biến về thời gian (t) và khoảng cách (x).

Dưới đây là dạng cụ thể của từng phương trình :





Phương trình bảo tồn khối lượng :







Pha khí :







Pha lỏng :







Phương trình bảo tồn momen :







Pha khí :



Page | 28







Pha lỏng :







Phương trình bảo tồn năng lượng :







Pha khí :







Pha lỏng :







Phương trình bảo tồn khối lượng cho thành phần khơng ngưng tụ

trong pha khí :



Page | 29







Phương trình bảo tồn khối lượng cho chất hòa tan trong pha lỏng (ở

đây chất hòa tan là boron) :



Chú ý : Các tương tác xảy ra trong mơ hình bao gồm: truyền nhiệt qua tường,

ma sát với thành, truyền nhiệt và khối lượng qua mặt phân cách, ma sát giữa các

mặt phân cách [2] .

2.1.4. Cấu trúc tệp dữ liệu đầu vào [1] :

Tệp dữ liệu đầu vào của RELAP 5 mô tả tồn bộ các thuộc tính của hệ thống

thủy nhiệt cần tính tốn. Vì thế, trước khi viết tệp dữ liệu đầu vào cần thu thập

toàn bộ số liệu về hệ thống thủy nhiệt như : vật liệu trong cấu trúc nhiệt, hệ số

dẫn nhiệt của cấu trúc nhiệt, tiết diện dòng chảy của ống dẫn nhiệt, tốc độ của

bơm, chi tiết về vùng hoạt. Các thẻ trong tệp dữ liệu đầu vào được tóm tắt trong

bảng 2.2.

Bảng 2.2 : Định dạng thẻ trong RELAP 5 [1] .

Thẻ



Các thành phần được mơ tả



1 – 147



Mơ tả dữ liệu bài tốn



200 – 299



Điều khiển bước thời gian



301 – 399



Hiệu chỉnh lỗi nhỏ



401 – 599



Các trip theo dõi các biến



(hoặc 20600010 – 20610000)

601 – 799



Các trip logic



(hoặc 20610010 – 20620000)

801 – 1999



Dữ liệu ảnh hưởng

Page | 30



1001 – 1999



Yêu cầu đóng / ngắt hoặc so sánh tập tin kết

xuất



CCCXXNN



Dữ liệu cấu trúc thủy động



1CCCGXNN



Dữ liệu cấu trúc nhiệt



6SSNNXXX



Mơ hình bức xạ / dẫn nhiệt



201MMMNN



Dữ liệu thuộc tính cấu trúc nhiệt



202TTNN



Dữ liệu bảng chung



20300000 – 20499999



Hình vẽ yêu cầu



205CCCNN hoặc 205CCCNN



Thành phần điều khiển hệ thống



22000000 – 22099999



Dữ liệu đầu vào của bức xạ truyền qua



30000000 – 399999999



Đầu vào động học lò phản ứng



2.2. Đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò

VVER-1200/V491 (JMP) bằng RELAP 5 :

2.2.1. Sơ đồ node hóa hệ thống JMP :

Sơ đồ node hóa hệ thống JMP được trình bảy trên hình 2.3.



Page | 31



Hình 2.3 : Sơ đồ node hóa hệ thống JMP.

Nhìn từ hình 2.3, như đã trình bày ở trên, hệ thống JMP bao gồm các bộ phận

quan trọng sau :

- Bể chứa nước tải nhiệt khẩn cấp được đánh số 260 và 262.

- Van an toàn được đánh số 101.

- Thiết bị trao đổi nhiệt được đánh số từ 201 đến 205.

- Các đường ống của thiết bị trao đổi nhiệt được đánh số 250, 240, 230, 295

và 300.

- Ngồi ra còn có :

+ Hệ thống cung cấp hơi bao gồm các thiết bị được đánh số từ 450 đến 424.

+ Hệ thống ống xả phóng xạ tòa nhà lò bao gồm các thiết bị được đánh số từ

455 đến 480.

2.2.1.1. Hệ thống cung cấp hơi :

Để có thể đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống, trước tiên ta cần phải có

hệ thống cung cấp hơi để xem xét sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất trong tòa

Page | 32



nhà lò. Trên sơ đồ, bộ phận sinh hơi được đánh số 400 có đặt điều kiện đầu vào

là áp suất, nhiệt độ và độ khơ thay đổi theo thời gian. Bình điều áp được đánh số

490. Các thiết bị 423 và 424 có vai trò điều chỉnh mực nước cho bình điều áp

490. Thiết bị 421 đóng vai trò là vòi phun cho bình điều áp và thiết bị 422 đóng

vai trò là nơi xả hơi từ bình 490 ra mơi trường thơng qua van 421. Bể ngưng tụ

hơi được đánh số 450 và 450 cũng chính là tòa nhà lò. Hơi bắt đầu đi từ 400 kết

hợp với sự điều chỉnh mực nước trong bình 490 tới ống nối 440, tiếp tục thơng

qua các đường ống và khớp nối tới ống ngưng tụ hơi (hay tòa nhà lò) 450.

2.2.1.2. Hệ thống ống xả phóng xạ tòa nhà lò :

Hệ thống ống xả phóng xạ tòa nhà lò bao gồm ống nối 460, các van 455 và 470

và bể xả 480. Hệ thống này có tác dụng loại bỏ nước đọng được gom trên bể mặt

các thiết bị trao đổi nhiệt được đánh số từ 201 đến 205, ngồi ra hệ thống này

còn có tác dụng gom nước từ ống ngưng tụ hơi 450 khi có sự cố xảy ra.

2.2.1.3. Hệ thống tải nhiệt thụ động JMP :

Trên sơ đồ hình 2.3, 2 bộ phận quan trọng của hệ thống là bể tải nhiệt được đánh

số 260, 262 và thiết bị trao đổi nhiệt được đánh số từ 200 đến 205. Ngồi ra còn

có van an tồn được đánh số 101. Thể tích 100 đóng vai trò là nơi xả khí ra mơi

trường khi áp suất trong hệ thống JMP tăng quá cao.

2.2.2. Mô tả kịch bản và giải thích kết quả :

- Nhiệt độ bên trong tòa nhà lò trong thời gian xảy ra sự cố :



Page | 33



Hình 2.4 : Nhiệt độ bên trong tòa nhà lò 450 khi sự cố xảy ra.

- Áp suất bên trong tòa nhà lò trong thời gian xảy ra sự cố :



Hình 2.5 : Áp suất bên trong tòa nhà lò 450 trong thời gian xảy ra sự cố.

Kết quả bài toán được chạy ra bởi file input được trình bảy trong phụ lục 1.

Ta giải thích các kết quả này thơng qua kịch bản như sau :

Bể tải nhiệt 260 và 262 chứa nước với áp suất và nhiệt độ ban đầu lần lượt là

1,05 bar và 27 độ C. Thể tích 400 ban đầu có thể coi là lò phản ứng. Lò phản

ứng ban đầu có áp suất là 1,07 bar. Ban đầu khi sự cố vỡ ống kênh lạnh xảy ra,

Page | 34



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 5

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×