Luận văn Nghiên cứu Lò phản ứng hạt nhân AP1000

với chân nóng (in) 18 Chiều dày thành đường nối bình điều áp với chân nóng (in) 1,78 Đường kính đường ống phun giảm áp (in) 4 Áp suất van phun giảm áp (bắt đầu mở, MPa) 15,68 Áp suất van phun giảm áp (mở hoàn toàn, MPa) 16,03 Bảng 1.3 Các thông số thiết kế của van an toàn của bình điều áp Số lượng 2 Đường kính đầu van an toàn (in.) 14 Khả năng xả yêu cầu tối thiểu cho mỗi van (lb/h) 750.000 Áp suất thiết lập (MPa) 17,23 ± 0,27 Nhiệt độ thiết kế (0F) 680 Dung dịch Hơi bão hòa Bảng 1.4 Áp suất kích hoạt của các van ADS P Thông thường (MPa) (a) P Thiết kế (MPa) MỞ ĐÓNG MỞ ĐÓNG Van ADS giai đoạn thứ nhất 15,51 15,51(b,c) 17,23 17,23 Van cô lập ADS giai đoạn thứ nhất 15,51 15,51 17,23 17,23 Van ADS giai đoạn thứ 2 8,38 0,79(b) 17,23 8,38 Van cô lập ADS giai đoạn thứ 2 8,38 0,79 2.485 8,38 Van ADS giai đoạn thứ 3 3,55 0,79 2.485 8,38 Van cô lập ADS giai đoạn thứ 3 3,55 0,79 2.485 8,38 Lưu ý: Áp suất vận hành thông thường như kỳ vọng Van được ngăn không cho đóng đến khi tín hiệu ADS được thiết lập lại Van ADS giai đoạn thứ nhất có thể được kích hoạt bằng tay để có sự giảm áp được kiểm soát hoặc thông khí. Sự cố bình điều áp Trong lịch sử, tuy chúng ta thấy không thấy có nhiều những sự cố của nhà máy điện hạt nhân nhưng khi đã cố sảy ra thì hậu quả vô cùng lớn. Nguyên nhân dẫn tới sự cố thì rất nhiều, trong đó liên quan tới bình điều áp cũng là một trong những nguyên nhân chính. Lịch sử đã chứng kiến thảm họa Three Miles Island với hậu quả là sự nóng chảy vùng hoạt tổ máy thứ 2 của nhà máy TMI-2. Nhà máy điện Three Miles Island đặt gần Harrisburg, Pennsylvania Mỹ. Nó có hai lò phản ứng áp lực nước. Đầu tiên là một PWR với công suất 800MWe và được đưa vào sử dụng năm 1974. Tổ máy thứ hai là PWR 906MWe và gần như là thương hiệu mới. Sự cố xảy ra tại tổ máy thứ hai của nhà máy vào hồi 4 giờ sáng ngày 28 tháng 3 năm 1979, khi lò phản ứng đang hoạt động với công suất 97%. Nguyên nhân ban đầu là do một sự cố tương đối nhỏ trong hệ thống nước làm mát thứ cấp làm cho nhiệt độ nước làm mát sơ cấp tăng. Tại thời điểm đó, một van xả của bình điều áp vô ý mở, nhưng không được phát hiện, rất nhiều nước làm mát trong hệ thống nước làm mát sơ cấp đã bị thoát đi. Khi đó, các kỹ thuật viên không thể chuẩn đoán đúng để dập lò tự động ngoài ý muốn. Do việc thiếu thiết bị phòng điều khiển và do quá trình đào tạo không đáp ứng đủ tình trạng khẩn cấp này. Đáp lại sự mất nước làm mát, bơm cao áp tự động bơm nước thay thế vào lò phản ứng. Khi nước và hơi nước thoát qua van xả, thì nước thay thế vào bình điều áp tăng, nâng cao mực nước trong đó. Các kỹ thuật viên được đào tạo rằng mực nước trong bình điều áp là dấu hiệu đáng tin cậy nhất của lượng nước làm mát trong hệ thống. Do đó họ nghĩ rằng nước làm mát trong vòng sơ cấp vẫn còn đầy, nên họ đã dừng hệ thống bơm nước cấp cứu áp suất cao (HPIS) trong khi thực tế thì nước làm mát trong vùng hoạt đã bị thất thoát. Do đó dẫn đến việc tan chảy vùng hoạt và toàn bộ tổ máy thứ hai đã bị phá hủy. Vụ tai nạn nghiêm trọng đã gây ra rất nhiều thiệt hại ảnh hưởng tới cả môi trường xung quanh, nhưng may mắn là không có ai bị ảnh hưởng với phóng xạ. Luận văn lựa chọn nghiên cứu mô phỏng sự cố tương tự như thảm họa TMI-2 nói trên, cụ thể là sự cố vô ý mở van an toàn của bình điều áp. Sự cố giả định khi nhà máy đang hoạt động ở trạng thái dừng (là trạng thái nhà máy hoạt động với các thông số ổn định) thì van xả của bình điều áp bị mở vô ý và bị kẹt suốt trong quá trình sự cố. Nước làm mát thất thoát ra ngoài theo van van toàn này dẫn đến việc tăng nhiệt độ và giảm áp suất hệ thống nước làm mát. Sau đó tín hiệu dập lò được khởi phát đi kèm với các tín hiệu an toàn thụ động. Luận văn chỉ tập trung nghiên cứu các hiện tượng liên quan tới bình điều áp như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng dòng các các van của bình điều áp. CHƯƠNG 2. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT RELAP5 Giới thiệu về chương trình RELAP5 RELAP5 (Reactor Excursion and Leak Analysis Program) là phần mềm tính toán thủy nhiệt lò phản ứng, cho phép chúng ta phân tích an toàn, thiết kế lò phản ứng hoặc mô phỏng các sự cố trong trạng thái dừng và chuyển tiếp của hệ thống làm mát và vùng hoạt lò phản ứng. RELAP5 được phát triển và chỉnh sửa tại phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Idaho Nationl Engineering Laboratory (INEEL). Tới phiên bản RELAP5/Mod3 được phát triển cùng Ủy ban pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ U.S NRC và một vài thành viên của ICAP (International Code Assessment and Application Program). Phiên bản RELAP5/Mod3 được dùng phân tích trong Luận văn này ra đời vào những năm 90 của thế kỷ trước. Đặc trưng của RELAP5 là chương trình thủy nhiệt một chiều để mô phỏng các hệ thống hạt nhân hoặc phi hạt nhân gồm hỗn hợp nước,hơi nước, khí không ngưng tụ và chất tan. Mô hình thủy nhiệt được phát triển và đánh giá qua chương trình đánh giá chương trình quốc tế ICAP. Ngoài ra, RELAP5 có thể được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề thủy nhiệt của nhà máy. Mô hình hóa các hệ thống một pha và hai pha có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiều loại van, trao đổi nhiệt và máy bơm. RELAP5 tạo nên từ hệ sáu phương trình cơ bản là phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng cho hai pha nước và hơi/khí trong hệ thống không cân bằng. Trong trường hợp cụ thể, kết hợp với điều kiện biên các phương trình cơ bản được thiết kế để giải quyết các biến số phụ thuộc, trong đó có áp suất (P), nội năng theo pha (Ug, Uf), tỷ lệ khối lượng pha (αg, αf), vận tốc dòng các pha (Vg, Vf), chất lượng hơi (Xn) và nồng độ Boron (ρb). Cấu trúc của chương trình RELAP5 Cấu trúc của chương trình Chương trình RELAP5có cấu trúc “trên – xuống”và được tổ chức theo dạng mô-đun thể hiện trong Hình 2.1 Hình 2.1 Cấu trúc chương trình RELAP5 Cấu trúc chương trình ở mức cao nhất được chia thành 3 khối: INPUT: Có nhiệm vụ đọc tệp dữ liệu đầu vào, kiểm tra và xử lý dữ liệu nhập vào (New, Restart, Initialization) STRIP: Trích dữ liệu từ tệp RESTART. TRNCTL: Có nhiệm vụ lựa chọn giải bài toán thủy nhiệt ở chuyển tiếp hay trạng thái dừng. Gồm có các tổ chức thấp hơn: TRANSET: Kết nối thông tin giữa các khối dữ liệu, cài đặt mảng để điều khiển matrix giải. TRANFIN: Được thực thi khi TRAN kết thúc chương trình con giải phóng không gian cho các khối dữ liệu động học. TRAN: Kiểm tra sự phát triển chuyển tiếp của lời giải, gần như mọi thời gian được thực thi 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. Tổ chức thấp hơn của TRAN là: DTSTEP: Quyết định kích cỡ của bước thời gian. Trong suốt thồi gian chương trinh thực hiện, mô-đun này hiển thị lên màn hình thông tin: thời gian chíp, thời gian bài toán,kích thước bước thời gian. TRIP: Định giá trị các câu lệnh logic. Mỗi lệnh chíp là một câu lệnh đơn giản trả về giá trị logic đúng hoặc sai. Ví dụ thành phần van được cung cấp rằng đóng hay mở van trên cơ sở giá trị của chíp. TSTATE: Phương trình trạng thái ở các thể tích biên, tính toán trạng thái thủy lực của chất lỏng tại mỗi miền biên. Chương trình con này tính toán vận tốc phụ thuộc vào thời gian tại mối nối. HTADV: Giải phương trình truyền dẫn nhiệt,nó tính toán nhiệt truyền qua mặt chất lỏng của miền thủy động. HYDRO: Giải phương trình thủy động. RKIN: Tính toán trạng thái năng lượng trong lò phản ứng sử dụng gần đúng động học điểm. CONVAR: Cung cấp cả khả năng mô phỏng hệ thống tự động sử dụng hệ thống thủy động. Cấu trúc tệp dữ liệu đầu vào Tệp dữ liệu đầu vào của RELAP5 mô tả toàn bộ các thuộc tính của hệ thống thủy nhiệt cần tính toán. Do đó, trước khi viết tệp dữ liệu đầu vào cần thu thập toàn bộ số liệu và hệ thống thủy nhiệt như: vật liệu trông cấu trúc nhiệt,hệ số dẫn nhiệt của cấu trúc nhiệt, tiết diện dòng chảy của ống dẫn nước, tốc độ bơm của bơm, chi tiết về vùng hoạt, Một số lưu ý khi mô hình hóa và viết tệp dữ liệu đầu vào: Việc mô hình hóa phụ thuộc vào dạng chuyển tiếp Kích thước của thể tích thỏa mãn điều kiện L/D >=1 Tiêu đề của bài toán bắt đầu bằng dấu “=” Chú thích một dòng bằng dấu “*” hoặc dấu “$” Các dữ liệu khác nhau cách nhau bằng dấu “space” Độ dài tối đa của một dòng là 96 ký tự, trong đó 80 ký tự đầu được sử dụng, các ký tự sau để ghi chú Số các dấu cách không bắt buộc Mỗi dòng số liệu nhập vào đều có một thẻ mô tả số liệu gì được nhập vào, do đó trật tự các dòng có thể thay đổi. Các thẻ trong tệp dữ liệu đầu vào của RELAP5 được tóm tắt trong Bảng 2.1 Bảng 2.1 Định dạng thẻ trong RELAP5 Thẻ Các thành phần được mô tả 1 – 199 Dữ liệu mô tả bài toán 200 – 299 Điều khiển bước thời gian 301- 399 Hiệu chỉnh lỗi nhỏ 407 – 799 hoặc 20600000 – 20620000 Đóng, ngắt 801 – 899 Dữ liệu ảnh hưởng 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 Mô hình bức xạ 201MMMNN Thuộc tính của cấu trúc nhiệt 202TTTNN Bảng dữ liệu chung 20300000 – 20349999 Hình vẽ yêu cầu 205CCCNN Thành phần điều khiển hệ thồng 30000NNN Dữ liệu động học lò Dữ liệu mô tả bài toán Thẻ 100 – kiểu bài toán và thuộc tính. Thẻ này luôn được yêu cầu phải có trong mỗi tập tin đầu vào. Cấu trúc thẻ đầu vào: 100 W1 W2 W1: Kiểu bài toán,được mô tả ở dữ liệu đầu tiên trong các từ sau: NEW, RESTART. W2: Thuộc tính,nếu dữ liệu thứ nhất là NEW hay RESTART thì dữ liệu thứ hai là STDY-ST hay TRANSNT (mô tả bài toán dừng hay chuyển tiếp). Ví dụ về thẻ 100 hay dùng: 100 NEW TRANSNT Thẻ 101 – thuộc tính kiểm tra input hay chạy. Cấu trúc thẻ đầu vào: 101 W1 W1: Dữ liệu nhập vào có thể là INP-CHK hay RUN. Nếu INP-CHK thì chương trình sẽ dừng lại sau khi quá trình xử lý tệp tin đầu vào kết thúc. Nếu RUN được nhập chương trình sẽ thực thi tập tin đầu vào sau quá trình xử lý dữ liệu đầu vào. Thẻ 102 – thẻ lựa chọn đơn vị. Thẻ này có hai dữ liệu mô tả đơn vị của dữ liệu đầu vào và đầu ra. Đơn vị có thể dùng là hệ SI hay BRITISH. Cấu trúc thẻ đầu vào: 102 W1 W2 W1: Đơn vị của dữ liệu đầu vào. W2: Đơn vị của dữ liệu đầu ra, nếu không được nhập thì mặc định là SI. Thẻ 103 - điều khiển tệpdữ liệu khởi động lại. Cấu trúc thẻ đầu vào: 103 W1 W2 W3 W4 W5 W6 Thẻ này được yêu cầu nhập với mọi kiểu bài toán được mô tả trong W1 của Thẻ 100 trừ trường hợp NEW. Nếu bài toán là kiểu NEW mà khai báo thẻ này chương trình dễ báo lỗi. W1: mô tả số khởi động lại. W2 – W6: Mô tả tên hình vẽ của tập tin khởi động lại. Thẻ 110 – thành phần khí không ngưng tụ. Cấu trúc thẻ đầu vào: 110 W1 – WN Các tham số theo sau Thẻ 110 mô tả các thành phần khí không ngưng tụ sử dụng trong bài toán.Thẻ này không được nhập trong bài toán restart. Các khí không ngưng tụ có thể sử dụng là: ARGON, HELIUM, HYDROGEN, XENON, KRYPTON, AIR, hoặc SF6. Thành phần khối lượng của các khí không ngưng tụ này được mô tả trong thẻ 115. Thẻ 200 – 299 - Điều khiển bước nhảy thời gian trong quá trình tính toán. Cấu trúc thẻ đầu vào: 2XX W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W1: Thời gian kết thúc việc cài đặt các tham số trong thẻ này. W2: Bước thời gian tối thiểu. W3: Bước thời gian tối đa. W4: Thuộc tính điều khiển. W5: Điều chỉnh nhỏ và tần số vẽ. W6: Tần sốđiều chỉnh lớn. W7: Tần số bắt đầu lại Thành phần điều khiển Để mô tả các thành phần được điều khiển trong hệ thống như: bơm, bật hay tắt, van được mở hay đóng,chúng ta sử dụng thành phần điều khiển. Mỗi thành phần điều khiển bao gồm các biến và các biểu thức logic. Các biến được mô tả bằng các thẻ 401 – 599 hoặc 20600010 – 20610000. Cấu trúc thẻ đầu vào: 501 W1 W2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W1,W2: Biến dữ liệu(trong ví dụ là vận tốc khối chất lỏng qua mối nối 315000000) W4,W5: dữ liệu tương ứng với W1,W2. W3: Quan hệ so sánh có thể là: lớn hơn (GT), nhỏ hơn (LT), bằng (EG),... W6: Hằng số cộng thêm vào. W7: Chỉ số chốt. W8: Thường bằng -1,0. Ví dụ về biến: 502 mfloj 315000000 lt null 0 19,4 l -1,0 Dòng dữ liệu đầu vào trên có nghĩa là khi vận tốc khối chất lỏng qua mối nối 315000000 nhỏ hơn 19,4 thì giá trị biến 502 sẽ là đúng. Các thành phần điều khiển được sử dụng để mô phỏng các thành phần có thể điều khiển và được sử dụng trong các vấn đề như: phân tích hoạt động của lò phản ứng, mô tả kịch bản tai nạn Dữ liệu cấu trúc thủy động Mô hình thủy động trong RELAP5 được mô hình hóa thông qua hai thành phần cơ bản đó là khối (volume) và mối nối (juntion). Khối chứa tham số nhiệt động có hướng tại tâm như: nhiệt độ, áp suất, nội năng, mật độ,Mối nối chứa các tham số nhiệt động có hướng như: vận tốc, lưu lượng dòng, Khối là các dòng có lối vào ra. Các khối được nối với nhau bằng các mối nối tạo thành các dòng chảy chứa chất lưu. Dữ kiệu cơ bản của thành phẩn thủy động gồm: Hình học: Diện tích dòng chảy, Chiều dài, Thể tích, Góc, Chênh lệch độ cao, Ma sát thành ống, Đường kính thủy nhiệt, Cờ điều khiển Điều kiện đầu: Áp suất, Nhiệt độ, Dòng chảy. Thành phần thủy động là thành phần không thể thiếu trong tất cả các bài toán phân tích thủy nhiệt.Do đó, thẻ dữ liệu đầu vào cho thành phần thủy động bắt buộc phải có. Thẻ cho thành phần thủy nhiệt có dạng CCCXXNN với CCC là số đại diện cho thành phần thủy động. XX là kiểu thẻ và NN là số cho kiểu thẻ tương ứng. Một thẻ không thể thiếu cho tất cả các thành phần thủy động là thẻ CCC0000 - Thẻ khai báo tên kiểu của thành phần thủy động. Cấu trúc thẻ đầu vào: CCC0000 W1 W2 W1: Gồm tối đa 8 kí tự là tên của thành phẩn thủy động W2: Kiểu thành Phần thủy động có thể là: SNGLVOL, TMDPVOL, SNGLJUN, TMDPJUN, PIPE, ANNULUS, PRIZER, CANCHAN, BRANCH, SEPARATR, JETMIXER, TURBINE, ECCMIX,VALVE, PUMP, MTPLJUN, ACCUM. SNGLVOL (Single Volmue – Khối đơn): Mô tả khối được coi là tách biệt với các khối khác. Khốiđơn thường dùng mô tả môi trường ngoài hệ nhiệt động. SNGLJUN (Single Juntion – Mối nối đơn): Mô phỏng giữa hai khối mà cả hai khối này không thể mô tảmối nối trong nó. TMDPVOL (Time Dependent Volume – Khối phụ thuộc thời gian): Mô phỏng các điều điện chất lưu (nhiệt độ, áp suất, nội năng, hệ số pha) đối với nguồn khối lượng hoặc nguồn tản hoặc điểu kiện biên. TMDPJUN (Time Dependent Juntion – Mối nối phụ thuộc thời gian): Kết hợp với TMDPVOL mô phỏng tốc độ dòng khối lượng (hoặc vận tốc). PIPE (Pipe - Ống): Mô phỏng đoạn đường ống dòng chảy mà kích thước của các thể tích ít thay đổi và không rẽ nhánh. ANNULUS (Annulus – Vành khăn): Mô phỏng các vùng hình khuyên. BRANCH (Branch - Nhánh): Mô phỏng một thể tích có nhiều lối vào, lối ra và có dòng chảy nhánh bên cạnh. BRANCH không bảo toàn momen động lượng do trộn nhiều dòng và không phù hợp với tốc độ cao (Phải dùng ECCMIX hoặc JRTMIXER). VALVE (Valves - Van): Mô phỏng các loại van trong hệ thống thủy nhiệt và hoạt động của các van. PUMP (pump - bơm): Mô phỏng bơm. ACCUM (Accumulator – Bể tích nước cao áp): Mô phỏng bể tích nước cao áp làm mát vùng hoạt khẩn cấp. Đối với các thành phần thủy động khác nhau sẽ có các thẻdữ liệu đầu vào khác nhau. Một số thành phần quan trọng được tóm tắt trong Bảng 2.2. Bảng 2.2 Thẻ dữ liệu đầu vào cho các thành phần thủy động Thành phần thủy động Thẻ Mô tả SNGLVOL CCC0101- 0109 Dữ liệu thể tích theo trục x CCC0111 Giá trị mô hình trạng thái nội CCC0131 Giá trị cộng thêm ma sát với trường CCC0181 – 0189 Giá trị thể tích theo trục y CCC0991 – 0199 Giá trị thể tích theo trục z CCC0200 Điều kiện ban đầu của khối đơn TMDPVOL CCC0101 - 0109 Thể tích hình học CCC0200 Từ thuộc tính điều khiển dữ liệu CCC0201 – 0209 Dữ liệu thể tích SNGLJUN CCC0101 – 0109 Dữ liệu về hình học mặt nối CCC0110 Dữ liệu về đường kính mặt nối CCC0111 Dữ liệu về mất dạng CCC0201 Điều kiện ban đầu của mặt nối TMDPJUN CCC0101 Dữ liệu về hình học CCC0200 Từ thuộc tính điều khiển dữ liệu CCC0201 – 0299 Dữ liệu của mặt nối PIPE CCC0001 Thông tin về ống CCC0101 – 0199 Diện tích mặt cắt theo trục x CCC0201 – 0299 Diện tích mặt cắt của mặt nối CCC0301 – 0399 Chiều dài theo trục x CCC0401 – 0499 Dữ liệu thể tích CCC0501 – 0599 Góc nghiêng thể tích khối CCC0601 – 0699 Góc phương vị thể tích khối CCC0701 – 0799 Thay đổi theo trục x CCC0801 – 0899 Dữ liệu ma sát với tường theo trục x CCC0901 – 0999 Hệ số ma sát mặt nối CCC1001 – 1099 Cờ điểu khiển thể tích theo trục x CCC1101 – 1199 Cờ điều khiển mặt nối CCC1201 – 1299 Điều kiện ban đầu thể tích CCC1300 Từ điểu khiển điều kiện ban đầu mặt nối CCC1301 – 1399 Điều kiện ban đầu mặt nối CCC1401 – 1499 Dữ liệu đường kính mặt nối CCC1601 – 1699 Diện tích mặt cắt theo trục y CCC1701 – 1799 Diện tích mặt cắt theo trục z CCC1801 – 1899 Chiều dài theo trục y CCC1901 – 1999 Chiều dài theo trục z CCC2001 – 2099 Mật độ ban đầu của Bo CCC2101 – 2199 Sự thay đổi theo trục y CCC2201 – 2299 Sự thay đổi theo trục z CCC2301 – 2399 Dữ liệu ma sát thể tích theo trục y CCC2401 – 2499 Dữ liệu ma sát thể tích theo trục z CCC2501 – 2599 Dữ liệu ma sát cộng thêm tường CCC2701 – 2799 Cờ điểu khiển theo trục y CCC2801 – 2899 Cờ điểu khiển theo trục z CCC3001 – 3099 Dữ liệu mất mát của mặt nối CCC3101 – 3199 Giá trị mô hình nội CCC0101 – 0199 Diện tích mặt cắt theo trục x CCC0201 – 0299 Diện tích mặt cắt của mặt nối CCC0301 – 0399 Chiều dài theo trục x CCC0401 – 0499 Dữ liệu thể tích khối CCC0501 – 0599 Góc nghiêng thể tích khối CCC0601 – 0699 Góc phương vị thể tích khối CCC0701 – 0799 Thay đổi theo trục x CCC0801 – 0899 Dữ liệu ma sát với tường theo trục x CCC0901 – 0999 Hệ số ma sát mặt nối CCC1001 – 1199 Cờ điểu khiển thể tích theo trục x CCC1101 – 1199 Cờ điều khiển mặt nối CCC1201 – 1299 Điều kiện ban đầu thể tích khối CCC1300 Từ điểu khiển điều kiện ban đầu mặt nối CCC1301 – 1399 Điều kiện ban đầu mặt nối CCC1401 – 1499 Dữ liệu đường kính mặt nối CCC1601 – 1699 Diện tích mặt cắt theo trục y CCC1701 – 1799 Diện tích mặt cắt theo trục z CCC1801 – 1899 Chiều dài theo trục y CCC1901 – 1999 Chiều dài theo trục z CCC2001 – 2099 Mật độ ban đầu của Bo CCC2101 – 2199 Sự thay đổi theo trục y CCC2201 – 2299 Sự thay đổi theo trục z CCC2301 – 2399 Dữ liệu ma sát thể tích theo trục y CCC2401 – 2499 Dữ liệu ma sát thể tích theo trục z CCC2501 – 2599 Dữ liệu ma sát cộng thêm tường CCC2701 – 2799 Cờ điểu khiển theo trục y CCC2801 – 2899 Cờ điểu khiển theo trục z CCC3001 – 3099 Dữ liệu mất mát của mặt nối CCC3101 – 3199 Giá trị mô hình nội Thành phần điều khiển hệ thống Có hai kiểu thẻ dữ liệu đầu vào được sử dụng cho trường hợp này là 205CCCNN hoặc 205CCCN Thẻ 20500000 - Khai báo kiểu điều khiển Cấu trúc thẻ đầu vào: 20500000 W1 W1: là 999 nếu sử dụng thẻ dạng 205cccnn hay 9999 nếu sử dụng thẻ 205CCCCN. Thẻ 205CCC00 hay 205CCCC0 – Kiểu thẻ điều khiển. Thẻ 205CCC01 – CCC98 hay 205CCCC1 - CCCC8 khai báo dữ liệu của thành phần điều khiển. Dữ liệu đầu vào của bình điều áp Mô hình hóa bình điều áp của lò phản ứng AP1000 Hình 2.2 Mô hình hóa bình điều áp của lò phản ứng AP1000 Các bộ phận của bình điều áp lò phản ứng AP1000 được mô hình hóa thành các phần như trong Hình 2.2 và được mô phỏng bằng RELAP như trong Hình 2.3: P501 – Đường nối bình điều áp với chân nóng; SJ502 – Nút giữa bình điều áp với đường nối bình điều áp với chân nóng; P503 – Bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng ống; V540 – Van an toàn của bình điều áp; TV541 – Bể chứa nước sau van an toàn của bình điều áp; V550, V551, V552 – Các van giảm áp tự động giai đoạn 1, 2 và 3 của bình điều áp; TV553, TV554, TV555 – Bể chứa nước sau van xả an toàn của bình điều áp; V511 – Van của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp; TV510 – Đường ống của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp; SJ509 – Nút giữa đường ống của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp với chân lạnh; Hình 2.3 Sơ đồ nút hóa bình điều áp trong REALAP5 101 – Chân nóng gắn với bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian; 500 – Nút giữa chân nóng và đường nối bình điều áp với chân nóng, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng nút đơn phụ thuộc thời gian; 501 – Đường nối bình điều áp với chân nóng, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng ống; 502 – Nút giữa bình điều áp với đường nối bình điều áp với chân nóng, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng nút đơn; 503 – Bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng ống. Đoạn bình hình trụ chứa nước được chia thành 6 đoạn có chiều cao như nhau và đoạn bình hình trụ chứa hơi nước được chia thành 7 đoạn có chiều cao như nhau; 540 - Van an toàn của bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng van điều khiển; 541 - Bể chứa nước sau van an toàn của bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian; 550, 551, 552 – Các van giảm áp tự động giai đoạn 1, 2 và 3 của bình điều áp, được mô phỏng bằng các mô-đun dạng van mô-tơ; 553, 554, 555 – Bể chứa nước sau van xả an toàn của bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian; 511 – Van của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng van điều khiển; 510 – Đường ống của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng ống; 509 – Nút giữa đường ống của hệ thống phun giảm áp của bình điều áp với chân lạnh, được mô phỏng bằng một mô-đun dạng nút đơn; 141 – Chân lạnh (cấp nước cho hệ thống phun giảm áp), được mô phỏng bằng một mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian. Để mô phỏng bình điều áp, chia bình thành 3 phần: đáy bình (phần hình chỏm cầu cụt ở đáy bình), thân bình (phần bình hình trụ) và nắp bình (phần hình chỏm cầu ở đỉnh bình). Đáy bình và nắp bình sẽ được quy đổi sang hình trụ với cùng độ cao, các thông số thu nhập và quy đổi được cho ở Bảng 2.3 Bảng 2.3 Thông số hình học của bình điều áp Thông số Giá trị thông số Giá trị đưa vào RELAP Giá trị thu thập Giá trị đổi đơn vị Chiều cao 607 in. H = 607 inch =15,4178m 15,4178m Đường kính trong 90 in. Di= 90 inch =2,286 m 2,286m Tiết diện S=Di2x π /4=4,1022m2 4,1022m2 Thể tích 2.100ft3 V=2.100ft3= 59,4654m3 59,4653m3 Thể tích nước 1.000ft3 Vnước=1.000ft3= 28,3168m3 28,3168m3 Thể tích hơi nước 1.100ft3 Vhơi=1.100 ft3= 31,1485m3 31.1485m3 Bán kính nắp (Rn) 1,26m 1,26m Chiều cao nắp (Hn) 1,2295m 1,2295m Thể tích nắp Vn= [(3Rn-Hn)Hn2] π /3 = 4,0354m3 4,0354m3 Tiết diện quy đổi(*) Sn=Vn/Hn=3,2821m2 3,2821m2 Đường kính nắp quy đổi(*) Dn=(4Sn/3,14)1/2=2,0448m 2.0448m Chiều cao phần thân chứa hơi nước Hhơ i=(Vhơi-Vn)/S =6,6094m 6,6094m Chiều cao phần thân và nắp 14,192m 14,192m Chiều cao phần thân chứa nước Htn = 14,192 – Hhơi – Hn = 6,3531m 6,3531m Thể tích phần thân chứa nước Vtn = Htn x S = 26,0617m3 26,0617m3 Thể tích đáy Vđ = Vnước – Vtn = 2,2551 m3 2,2551 m3 Chiều cao đáy Hđ = 15,4178 – 14,192 = 1,2258m 1,2258m Tiết diện đáy quy đổi(*) Sđ=Vđ/Hđ=3,3742m2 3,3742m2 Đường kính đáy quy đổi(*) Dđ=(4Sđ/3,14)1/2=2,0732m 2,0732m (*): Các thông số của nắp và đáy bình điều áp sau khi đã được quy đổi thành hình trụ với thể tích và chiều cao của nắp và đáy bình điều áp không đổi. Trong mô phỏng, đoạn ống hình trụ chứa nước được chia thành 6 đoạn nhỏ hơn có chiều cao như nhau và đoạn ống hình trụ chứa hơi nước được chia thành 7 đoạn nhỏhơn có chiều cao như nhau. Chiều cao mỗi đoạn nhỏ của phần chứa nước: hn =6,3531 /6 = 1,0589 m. Chiều cao mỗi đoạn nhỏ của phần chứa hơi nước: hh = 6,6094/7 = 0,9442 m. Bảng 2.4 Thông số thủy nhiệtcủa bình điều áp Thông số Giá trị thông số Đơn vị gốc Đơn vị trong RELAP Nhiệt độ (lối vào bình điều áp) 653oF(*) T1=618,15K(*) Áp suất (lối vào bình điều áp) 2.241 psig P1=15451150,437Pa (*): Vì luận văn lựa chọn đơn vị tính toán trong RELAP5 là hệ SI Bảng 2.5 Tính độ giảm áp dọc theo bình điều áp Đoạn (kg/m3) ∆H ∆P (Pa) P (Pa) T (K) 1 594,89 0,6129 3646,0808 15447504,3562 617,6 2 595,05 1,14235 6797,5537 15440706,8025 617,60 3 595,18 1,0589 6302,3610 15434404,4415 617,57 4 595,30 1,0589 6303,6317 15428100,8098 617,54 5 595,41 1,0589 6304,7965 15421796,0133 617,50 6 595,53 1,0589 6306,0672 15415489,9461 617,47 7 595,65 1,0589 6307,3379 15409182,6083 617,44 8 595,76 0,9442 5625,1659 15403557,4424 617,40 9 595,87 0,9442 5626,2045 15397931,2378 617,37 10 595,97 0,9442 5627,1487 15392304,0891 617,34 11 596,07 0,9442 5628,0929 15386675,9961 617,32 12 596,18 0,9442 5629,1316 15381046,8646 617,29 13 596,28 0,9442 5630,0758 15375416,7888 617,26 14 596,38 0,9442 5631,0200 15369785,7689 617,23 15 596,49 1,1442 6825,0386 15362960,7303 617,20 Dữliệu đầu vào của đường ống nối bình điều áp với chân nóng Hình 2.4 Sơ đồ chia lưới đường ống nối bình điều áp với chân nóng Bảng 2.6 Dữ liệu hình chiếu trên mặt cắt ngang của các đoạn ống con): Góc cung (độ) Bán kính (ft) Chiều dài cung (ft) Chiều dài cung (m) Đoạn cong 1 43 0,3979 0,2995 l1=1,0915 Đoạn cong 3 78 0,3738 0,5081 l3=1,8517 Đoạn cong 5 75 0,3783 0,4929 l5=1,7963 Đoạn cong 7 98 0,3790 0,6467 l7=2,3568 Đoạn cong 9 167 0,2935 0,8579 l9=3,1265 Bảng 2.7 Dữ liệu hình chiếu trên mặt cắt ngang của các đoạn ống thẳng: Chiều dài (ft) Chiều dài (m) Đoạ