[发明专利]一种反应堆小破口多维度耦合分析方法

说明书

本发明公开了一种反应堆小破口多维度耦合分析方法，步骤如下：1、建立带有小破口的压力壳流体域几何模型，并进行节点划分；2、建立安全壳几何模型，并进行网格划分；3、设置边界条件以及初始条件，并计算T₀时刻压力壳流体域参数；4、将T_n时刻计算得到的压力壳流体域参数作为安全壳流体域输入参数，得到T_n+1时刻安全壳流体域参数；5、将T_n+1时刻安全壳计算结果作为压力壳边界条件，计算T_n+1时刻压力壳流体域参数；6、重复步骤3至5，迭代计算到设定的终止时间，计算停止；本发明的方法可以应用于反应堆小破口事故下安全壳与压力壳间的多维度耦合分析计算，对核反应堆的设计与安全分析具有重要意义。

技术领域

本发明属于方法发明技术领域，具体涉及一种反应堆小破口多维度耦合分析方法。

背景技术

反应堆小破口事故指由于反应堆中冷却剂管道(部件)出现破口，导致冷却剂丧失速率大于补给速率时的冷却剂丧失事故。事故严重程度与破口位置、破口尺寸等影响因素有关。反应堆冷却系统由于冷却剂减少会引起的后果，包括压力下降、堆芯冷却恶化、冷却剂泄漏到安全壳和潜在的放射性向工厂外的泄漏。因此开展小破口事故分析将具有重要意义。

对此事故当前通常采用系统程序和安全壳分析程序开展独立分析，此方法可以获得相对保守的计算结果。但对于先紧压水堆而言，其采用大量非能动装置，事故过程中需耦合压力壳与安全壳内部过程，以了解事故下二者的相互影响。

采用一维系统程序与三维计算流体力学程序耦合方法对反应堆小破口事故开展耦合分析，将有助于对反应堆小破口事故下压力壳内的三维热工水力特性开展分析。开展实时耦合数据更新迭代将更好地反应真实物理过程。本文这提出的分析方法可以为反应堆小破口事故多维度耦合分析提供方法参考。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种反应堆小破口多维度耦合分析方法，该方法将一维系统分析程序(经过二次开发，修改子程序)、三维流体力学分析程序(经过二次开发，用户自定义文件)通过数据接口程序耦合起来，完整而准确地模拟反应堆小破口事故下安全壳与压力壳耦合热工水力过程。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种反应堆小破口多维度耦合分析方法，包括以下步骤：

步骤1：在反应堆热工水力系统分析程序中根据压力壳几何结构参数建立几何模型，得到带有小破口的压力壳高压水-空气流体域几何模型，并将小破口位置确定为数据交互的耦合面；具体地，对压力壳高压水-空气流体域几何模型进行节点划分，并设置边界条件和初始条件，基于简化目的，在计算中压力壳高压水-空气流体域几何模型被处理为边界存在小破口的圆柱体，并将破口位置的控制体以及接管设置为耦合边界；

步骤2：获得安全壳的几何结构参数，在三维几何建模软件中对安全壳空气-水流体域进行建模，得到安全壳空气-水流体域几何模型；对安全壳空气-水流体域几何模型进行网格划分，并设置边界条件和初始条件，具体步骤如下：

步骤2-1：运用三维几何建模软件根据安全壳几何结构参数建立安全壳空气-水流体域几何模型，基于简化目的，在计算中安全壳空气-水流体域被处理为内部存在小破口的圆柱体；

步骤2-2：在步骤2-1获得的安全壳空气-水流体域几何模型的基础上进行网格划分，得到安全壳空气-水流体域网格模型；

步骤3：对反应堆热工水力系统分析程序以及计算流体动力学计算程序进行边界条件以及初始条件的设置，并根据T₀时刻的初始条件进行计算，得到压力壳高压水-空气流体域中小破口处出口流体温度、流速、组分浓度以及物性参数；