Польские и голландские ученые представят новый стандарт анализа безопасности атомных электростанций

Серверы ierwierk Computer Center (фото: NCBJ)

Национальный центр ядерных исследований (NCBJ) в сотрудничестве с Группой ядерных исследований и консультирования (NRG) начинает исследования в области ядерной безопасности современных атомных электростанций. Исследователи будут анализировать, среди прочего чувствительность сосудов ядерного реактора к резким перепадам температуры. Работы продлятся три года, включая численные расчеты за год с использованием 5000 ядер польского суперкомпьютера - кластера Świerk Information Center (CIŚ).

Сегодня, 12 декабря 2016 года, Национальный центр ядерных исследований (NCBJ) в Шверке подписал соглашение с группой ядерных исследований и консалтинга (NRG) Petten в Нидерландах о научно-исследовательском сотрудничестве в области безопасности ядерных реакторов.

«Наше сотрудничество - это огромное научно-исследовательское мероприятие», - подчеркивает проф. доктор хаб. Мариуш Домбровски, руководитель отдела ядерной энергетики и анализа окружающей среды в NCBJ: «Мы будем иметь дело с двумя основными проблемами: тепловым ударом в условиях высокого давления и смешиванием охлаждающей жидкости в топливных баллончиках. "

Безопасность является ключевым вопросом при эксплуатации ядерных реакторов. Конструкторы и ученые пытаются предсказать и проанализировать даже самые невероятные, экстремальные сценарии событий, которые могут привести к системным сбоям. Результаты их исследований впоследствии используются в промышленности.

«Одним из таких опасных сценариев является ситуация, когда ядерный реактор теряет часть своего рабочего теплоносителя и происходит аварийное пополнение этого цикла дополнительным теплоносителем из системы охлаждения активной зоны», - пояснил MSc. Петр Прусинский, руководитель группы CFD Analyses из отдела ядерной энергетики и анализа окружающей среды NCBJ - «Холодный поток воды из аварийной системы предварительно смешан с горячей охлаждающей жидкостью первичной системы. Смешивание начинается в месте впрыска, то есть на холодном (впускном) впускном отверстии в резервуар, и распространяется дальше к нижней части оболочки активной зоны. Внезапное переохлаждение может привести к напряжениям за пределами диапазона прочности материала и выявить существующие дефекты в стенках резервуара. Это явление называется английским термическим шоком под давлением (PTS), то есть термическим шоком в условиях высокого давления. Это явление может даже угрожать целостности корпуса реактора, поэтому конструкторы должны точно знать, какова область его безопасной эксплуатации. "

Из-за очень высоких затрат, а также из-за многих проблем с логистикой многие из кризисных испытаний (разрушающих испытаний) не могут быть выполнены в форме реальных экспериментов. Для этого проводится численный анализ, в котором фактические установки и материалы заменяются математическими моделями, отображая их мельчайшие детали и свойства. Вам нужны огромные вычислительные мощности для обработки такого точного моделирования. Ierwierk Computer Center (CIŚ) специализируется на таких анализах. Для этого он использует Программное обеспечение класса вычислительной гидродинамики (CFD), гарантирующее высокую точность и точность отображения реальной ситуации.

Сотрудничество ученых из NCBJ и NRG также касается разработки оптимальных и безопасных топливных картриджей. Смешивание охлаждающей жидкости в реакторных топливных баллончиках происходит в пространстве между топливными стержнями. Хладагент движется в этом пространстве не только прямыми потоками вдоль стержней, но и между отдельными зазорами, уменьшая (что выгодно с точки зрения безопасности) перепад температур по окружности отдельных стержней. Прогнозирование времени возникновения и величины скачка температуры или других параметров сложной турбулентной (турбулентной) структуры потока, а также связанных с ними неопределенностей требует использования сложных инструментов, таких как коды CFD.

«Эти проблемы широко описаны в мировой литературе, но до сих пор анализы и эксперименты проводились в рамках моделей, основанных на трудно проверяемых предположениях», - добавил MSc. Томаш Квятковски из CFD Analyses Group в Центре ядерной энергетики и анализа окружающей среды NCBJ - «Мы хотим избавиться от этих неопределенностей. В наших расчетах допущения модели будут заменены результатами моделирования, которые точно воспроизводят фактические потоки. Они так называемые Прямое моделирование Навье-Стокса (DNS). "

В обоих совместных польско-голландских проектах как глубокие знания физических процессов, происходящих в реакторе, так и умение моделировать эти процессы имеют решающее значение. Исследователи Петтена обладают обширными физическими и практическими знаниями о физике реакторов. Они также являются бесспорными специалистами в мире в области моделирования процессов и численного анализа. Ученые из Сверка, как и они, успешно проводят моделирование в промышленных масштабах. Однако новая задача - это не только огромные финансовые усилия, но и организационная, требующая привлечения многих специалистов, которых не хватает в обеих странах. Инициированный проект также требует мощных вычислительных мощностей. Для своих нужд NCBJ предоставит 5000 ядерных компьютерных кластеров CIŚ. Исследование запланировано на 36 месяцев, а численные расчеты - более года. В результате среди других справочная база знаний, которая позволяет вам проверять упрощенные модели, которые должны использоваться ежедневно из-за сложности и трудоемкости точного анализа. Несомненной выгодой проекта также станут знания, которыми поделились польские и голландские ученые. Ученые определяют этот эффект как «наука взамен».

Проект реализуется за счет собственных ресурсов обоих учреждений.

Nuclear Research and Consultancy Group (NRG) - поставщик услуг в ядерной отрасли, работающий на международном уровне. Компания занимается производством изотопов, проводит исследования в области ядерных технологий, также является консультантом в области безопасности и надежности ядерных установок, а также предоставляет услуги, связанные с радиологической защитой. Исследования проводятся от имени правительств и направлены на развитие знаний о ядерных технологиях. NRG является мировым лидером в производстве медицинских изотопов. В Нидерландах NRG играет роль ведущего центра в области комплексной радиологической защиты. NRG также является оператором высокоточного реактора, принадлежащего Европейскому Союзу. В компании работают около 500 специалистов мирового уровня с уникальными ноу-хау, которые работают для партнеров и сотрудничают с ними в сфере здравоохранения, энергетического рынка, промышленности, государственных учреждений и науки.

Похожие

Комментарии