Протокол_ВНИИЭФ
реклама
УТВЕРЖДАЮ Первый заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» - директор ИТМФ Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Федеральное государственное унитарное предприятие ________________ В.П. Соловьев РОССИЙСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ЦЕНТР Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики ФГУП "РФЯЦ – ВНИИЭФ" ПРОТОКОЛ № О проведении приемочных испытаний пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Выездная рабочая группа межведомственной комиссии по сдаче-приемке ОКР «Разработка технологий проектирования и имитационного моделирования для супер-ЭВМ на основе базового программного обеспечения» в части создания пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР», созданная в соответствии с распоряжением Госкорпорации «Росатом» от 06.11.2012 №1-1/315Р, в составе (письмо директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» от 03.11.2012 №19596/4666): Председатель Заместители председателя: первый заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» - директор ИТМФ В.П.Соловьев директор по проектированию ОАО «СПбАЭП» А.М.Казарин заместитель директора по проектированию по науке ОАО «СПбАЭП» В.В. Безлепкин 1 Члены рабочей группы: директор НИИСИ РАН, академик РАН В.Б.Бетелин главный специалист Госкорпорации «Росатом» А.В. Волгин начальник управления ввода в эксплуатацию и эксплуатации АЭС В.В. Мейер начальник НКО ОАО «СПбАЭП» В.О. Кухтевич начальник БНОКР ОАО «СПбАЭП» Е.П. Образцов заместитель начальника отдела ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» В.В. Мохов первый заместитель генерального директора, заместитель директора по научной работе ФГУП «НИТИ им. Александрова» Р.Д. Филин начальник отдела ФГУП «НИТИ» Ю.А. Мигров начальник отдела ФГУП «НИТИ» В.П. Черных заместитель начальника научно-исследовательского отделения ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.Н. Гребенников начальник лаборатории ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.И. Абакумов старший научный сотрудник ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.А. Деулин младший научный сотрудник ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» И.О. Маношина заместитель директора по информационным технологиям и системам НИЦ «Курчатовский институт» В.Е. Велихов начальник лаборатории ИАС КЦ ЯТ НИЦ «Курчатовский институт» С.С. Пылев 2 старший научный сотрудник лаборатории ИАС КЦ ЯТ НИЦ «Курчатовский институт» Н.А. Кузнецов в период с 22 по 23 ноября 2012 г. провела приемочные испытания пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» (далее - Компьютерная модель). На предварительные испытания пилотной версии Компьютерной модели были представлены: 1. Программа и методика приёмочных испытаний пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» № 07623615.42 5390.001.ПМ41.02. 2. Техническое задание №96/2116дсп от 12.07.2010 на выполнение ОКР по теме «Разработка технологий проектирования и имитационного моделирования для суперЭВМ на основе базового программного обеспечения» с дополнениями (далее - ТЗ). 3. Документация на пакеты программ ЛОГОС, ДАНКО+ГЕПАРД, модифицированные специализированные коды КОРСАР/ГП, САПФИР_95&RC, программный комплекс (ПК) ТЕРМИТ и объединенный связанный программный комплекс ЛОГОС-КОРСАР/ГП. 4. Дистрибутивы адаптированных пакетов программ ЛОГОС и ДАНКО+ГЕПАРД версии 4.0 на электронном носителе. 5. Дистрибутивы модифицированных специализированных кодов КОРСАР/ГП, САПФИР_95&RC, ПК ТЕРМИТ на электронном носителе. 6. Научно-технические отчеты по тестированию, верификации и валидации пакетов программ ЛОГОС и ДАНКО+ГЕПАРД на задачах, актуальных для моделирования элементов АЭС с ВВЭР. 7. Карточки задач с указанием контролируемых параметров и их эталонных значений для каждой расчетной модели элементов компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР». 8. Протокол предварительных испытаний пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР». 3 На заседании рабочей группы были заслушаны доклады представителей ОАО «СПбАЭП», ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС», ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова» о результатах работ по проекту. Для проведения приемочных испытаний были созданы рабочие подгруппы: по проверке комплектности научно-технической продукции и документации; по проверке соответствия технических и эксплуатационных характеристик пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР». Приемочные испытания пилотной версии Компьютерной модели проводились в соответствии с «Программой и методикой приемочных испытаний» 07623615.425390.001.ПМ41.02, утвержденной директором ФГУП «РФЯЦ- ВНИИЭФ» от 30.10.2012 (далее – ПМ). Место проведения приемочных испытаний пилотной версии Компьютерной модели – ОАО «СПбАЭП» (г. Санкт-Петербург). Приемочные испытания были проведены для следующих основных элементов пилотной версии Компьютерной модели: a) адаптированные пакеты программ ЛОГОС и ДАНКО+ГЕПАРД версии 4.0; b) верификационная база расчетов для адаптации ЛОГОС, ДАНКО+ГЕПАРД, TDMCC; c) детальные компьютерные модели для реальных элементов АЭС и РУ, предназначенные для решения следующих задач: 1) расчет вентиляции здания реактора для отработки и обоснования безопасности; 2) сопряженное моделирование процессов горения водорода и напряженно-деформированного состояния строительных конструкций контейнмента; 3) расчетный анализ ВВЭР в проектных авариях с разрывами трубопроводов энергоблока; 4) расчет по гидродинамической модели РУ ВВЭР для оптимизации проточного тракта; 4 5) расчет по гидродинамической модели ТВС РУ ВВЭР с учетом сопряженного теплообмена и постоянного энерговыделения для оптимизации характеристик активной зоны; 6) расчетный анализ устройства локализации расплава для обоснования нейтронно-физической безопасности; 7) расчетный анализ термосилового нагружения в условиях сейсмического воздействия конструкции устройства локализации расплава; 8) связанный расчетный анализ для отработки переходных режимов с прецизионным определением локальных параметров ВВЭР с помощью объединенного комплекса ЛОГОС-КОРСАР/ГП; 9) расчетный анализ для моделирования связанной работы основных систем на базе проектных данных ЛАЭС-2 по пилотной версии ПТК «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР»; 10) расчет гидродинамики тройникового узла смешения потоков системы продувки-подпитки первого контура ЛАЭС-2; 11) расчет перемешивания теплоносителя в модели напорной камеры ВВЭР-1000; 12) расчетный анализ напряженно-деформированного состояния тройникового узла смешения; 13) расчет подкритичности стеллажа для хранения отработанного ядерного топлива на АЭС с ВВЭР-1200; 14) расчетный анализ аварийного режима АЭС с ВВЭР «Полное обесточивание энергоблока» с применением технологии анализа неопределенностей на основе ПК КОРСАР/ГП ПАНДА; 15) расчеты в параллельном режиме пространственно- энергетического распределения нейтронов в ячейке реактора с помощью ПК САПФИР; 16) расчетный анализ аварийного режима РУ ВВЭР «Двусторонний разрыв ГЦТ на входе в реактор» на основе комплекса ТРАП/КС; 17) расчетный анализ динамического деформирования ТУК 117; 18) расчетный анализ болтового предварительного натяжения; 5 соединения с учетом 19) расчетный анализ деформаций ТВС при вертикальном падении на жесткое основание; 20) расчетный анализ теплогидравлических, нейтронно-физических, электрических процессов в системах и оборудовании АЭС с ВВЭР, автоматики. Набор постановок задач, содержащий подробную и исчерпывающую информацию по тестированию, верификации и валидации адаптированных программных средств, доказательно подтверждающих достоверность численного решения рассматриваемых классов задач, был описан в представленных научнотехнических отчетах и продемонстрирован членам рабочих групп в электронном виде на ресурсах ВЦКП ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Приемочные испытания Компьютерной модели проводились на следующих вычислительных средствах: МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»), созданная на основе 8-ми компактных супер-ЭВМ АПК-5 разработки ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»; вычислительные ресурсы супер-ЭВМ ВНИИЭФ» в режиме удаленного доступа. Все оборудование работало в штатном режиме. 6 ВЦКП ФГУП «РФЯЦ- РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИЕМОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ: № п/ п Наименование вида испытания Наличие и комплектность документации 1 2 Проверка наличия и комплектности документации, соответствия объемов и Соответствие объемов и содержания содержания документации документации требованиям ТЗ требованиям ТЗ Проверка пригодности расчетных компьютерных моделей для CFD- Компьютерная гидродинамическая модель РУ ВВЭР для оптимизации проточного тракта Экспертная оценка Соответствует прил. Б ПМ Соответствует требованиям ТЗ Соответствует прил. В ПМ. 7 Примечание В рамках работ по реализации концепции «Виртуальная АЭС с ВВЭР» течение 2010-2012 гг. предприятиями участниками проекта (ОАО «СПбАЭП», ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС», ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова») совместно с ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» проведен большой объем работ по адаптации и верификации отечественных программных пакетов разработки ФГУП «РФЯЦВНИИЭФ», ОАО «СПбАЭП», ОАО ОКБ «Гидропресс», ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова». Верификационный базис основан на уникальной экспериментальной базе участников работ, а также их опыте по отработке и обоснованию безопасности реальных изделий атомной отрасли с использованием компьютерного моделирования. Подготовлены верификационные отчеты по пакетам программ ЛОГОС, ДАНКО, TDMCC, инициированы работы по их аттестации в РОСТЕХНАДЗОРе. Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ» и МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Использование полномасштабной компьютерной модели РУ ВВЭР проекта АЭС-2006 для моделирования на супер-ЭВМ, в которой № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка моделирования ключевых задач пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Примечание применены сеточные модели большой размерности (около 120 млн. ячеек) дало возможность высокоточного моделирования гидродинамических процессов. Это уже сейчас позволяет определять локальные характеристики течения теплоносителя в реакторе, а так же определять перепады давления для оптимизации проточного тракта. Необходимо приступить к использованию данной модели с а.з. представленной пористым телом. Компьютерная модель ТВС с заданным энерговыделением для оптимизации характеристик активной зоны РУ ВВЭР Компьютерная модель для исследования нестационарных процессов перемешивания теплоносителя в напорной Соответствует прил. В ПМ Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Использование полномасштабной компьютерной модели ТВС проекта АЭС-2006 (более 120 млн. ячеек) позволяет определять локальные характеристики потока и оболочек твэл, которые определяют теплогидравлические процессы в максимально напряженной (по энерговыделению) кассете и ограничивают допустимую проектную мощность реакторной установки. Кроме того, модель позволяет получать гидравлические характеристики потока теплоносителя в ТВС (перепады давления и распределения скоростей). Соответствует прил. В ПМ Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Создание данной компьютерной модели позволило провести верификацию пакета программ ЛОГОС 8 № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка камере ВВЭР-1000 Компьютерная гидродинамическая модель тройникового узла смешения потоков системы продувкиподпитки первого контура ЛАЭС-2 с учетом сопряженного теплообмена Компьютерная модель для обоснования работоспособности систем вентиляции контейнментного помещения Примечание для данного класса задач, а так же проводить расчеты для обоснования безопасности различных ситуаций при несимметричной работе оборудования РУ ВВЭР (отключение одной из петель, возмущение по концентрации борной кислоты и т.д.) Соответствует прил. В ПМ Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Создание данной модели позволило провести гидродинамические расчеты с целью выбора конструкции узла (проект ЛАЭС-2), отвечающей наилучшему перемешиванию сред с различной температурой. Полученные температурные поля используются в качестве исходных данных нагрузок для расчета напряженно-деформированного состояния выбранной конструкции тройника и оценки её пригодности для эксплуатации в условиях проектной аварии. Соответствует прил. В ПМ Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Создание данной модели позволяет проводить расчеты для обоснования отсутствия переточек воздушной среды из необслуживаемого помещения контейнмента при работе систем вентиляции в отсутствие устройства разделения гермообъема (УРГ), а также для апробации технических 9 № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка Примечание решений, направленных на исключение данной конструкции и внесения необходимых предложений по изменению проекта ЛАЭС-2. Проверка пригодности расчетной компьютерной модели для связанного моделирования (3D CFD - 1D теплогидравлика) ключевых задач пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Проверка пригодности детальных компьютерных моделей для прочностных расчетов ключевых задач Компьютерная модель для связанного моделирования взаимосвязанных нестационарных нейтроннофизических и теплогидравлических процессов в переходных режимах с однофазным теплоносителем в напорной камере реактора Моделирование хлыстовых движений высокоэнергетических трубопроводов после их разрыва Расчеты проводились на супер-ЭВМ ВЦКП РФЯЦВНИИЭФ и супер-ЭВМ МП ЦЕТУС (СПбАЭП) Соответствует прил. В ПМ Соответствует прил. В ПМ Впервые обеспеченна возможность численного моделирования взаимосвязанных нестационарных нейтронно-физических и теплогидравлических процессов ВВЭР в 3D-приближении с учетом смешения неизотермических потоков теплоносителя с целью высокоточного определения полей температур и энерговыделения в активной зоне. Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Проблема разрывов трубопроводов рассматривается в упруго-пластической постановке с контактным взаимодействием. Настоящая задача решалась на 1000 процессоров, с размерностью более 2 млн. элементов. На сегодняшний день подобные расчеты нереализуемы 10 № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Примечание на импортных аналогах (LS-Dyna, ANSYS), в силу особенностей лицензирования данных кодов для отечественных потребителей. Моделирование напряженнодеформированного состояния тройникового узла смешения по пакету программ ДАНКО с использованием исходных данных, полученных по пакету программ ЛОГОС Соответствует прил. В ПМ 11 Данная задача актуальна при разработке проектов ВВЭР, таких как Тяньванькая АЭС, ЛАЭС-2, Балтийская АЭС и т.д. и нацелена на обоснование безопасности проектируемых АЭС. Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Анализ напряженно-деформированного состояния и процесса деформирования элемента тройникового узла смешения потоков под действием штатных эксплуатационных термических и механических нагрузок проводился на 500 процессорах в течение 24-х часов. Задача решалась в связанной постановке совместно с программным кодом ЛОГОС, который обеспечивал получение данных по температурам и давлениям в процессе динамического (циклического) нагружения, которые затем передавались в программный код ДАНКО+ГЕПАРД. Расчетный анализ показал совпадение результатов с кодом ANSYS. В то же время в ДАНКО+ГЕПАРД возможно увеличение количества ядер при счете, что приведет к существенному уменьшению № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка Расчет процессов горения водорода в защитной оболочке Соответствует прил. В ПМ Расчет напряженнодеформированного состояния стенок контейнмента при воздействии на них внутреннего избыточного давления при аварии Соответствует прил. В ПМ Обоснование безопасности конструкции устройства локализации расплава (УЛР) при термосиловом нагружении в условиях сейсмического воздействия Соответствует прил. В ПМ 12 Примечание времени расчета. Данная задача актуальна при обосновании проектных решений ЛАЭС-2. Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). До настоящего времени проблема решения связанной задачи реакции стен и перекрытий на воздействие, возникающее в результате процессов горения водорода в контейнменте при тяжелых авариях не была решена в полном объеме в силу сложности и отсутствия специализированных программных кодов. Необходимость в решении подобных задач возникает при обосновании безопасности строящихся и действующих АЭС. Представленный связанный расчет был проведен при обосновании водородной безопасности Тяньваньской АЭС. Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Твердотельное моделирование поведения корпуса УЛР в условиях термомеханического нагружения в процессе захолаживания расплава с учетом гидростатического давления расплава и действия сейсмической нагрузки в связанной постановке с программным кодом ГЕФЕСТ было проведено на № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка Моделирование динамического упругопластического деформирования ТУК-117 при осевом падении на крышку с высоты Н=9м Соответствует прил. В ПМ Расчетный анализ деформаций укороченной модели ТВС при вертикальном падении на жесткое основание Соответствует прил. В ПМ 13 Примечание 1000 процессоров в течение 50 часов, количество конечных элементов составляло 1,5 млн. Задача в подобной связанной постановке была реализована в отечественной практике впервые. Результаты решения данной задачи использовались при обосновании безопасности ЛАЭС-2. Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Анализировалось упругопластическое деформирование модели ТУК-117 при контактном взаимодействии в случае падения на жесткое основание с высоты 9 м. Расчет велся на 1000 процессоров в течение 5 часов, количество конечных элементов более 1,7млн. Анализ показал качественное и количественное соответствие результатов, полученных в ДАНКО+ГЕПАРД, с результатами, полученными в программном коде LS-DYNA. При этом время счета может быть уменьшено с увеличением количества процессоров. Результаты были использованы при обосновании безопасности транспортировки. Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Анализировалось упругопластическое деформирование модели ТВС при контактном № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка Примечание взаимодействии с жестким основанием. Расчет велся на 1000 процессоров в течение 20 часов, количество конечных элементов более 1,7млн. Анализ показал качественное и количественное соответствие результатов, полученных в ДАНКО+ГЕПАРД, с результатами, полученными в программном коде LS-DYNA и экспериментальными данными. Получено хорошее согласие результатов. При этом время счета может быть уменьшено с увеличением количества расчетных ядер по программе ДАНКО+ГЕПЕРД. Моделировалась аварийная ситуация, реализуемая при транспортно-технических операциях с ТВС. Расчетный анализ напряженнодеформированного состояния болтового соединения с учетом предварительного натяжения Соответствует прил. В ПМ Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Анализировалось упругопластическое деформирование модели болта с учетом предварительного натяжения под действием термомеханической нагрузки. Анализ показал качественное и количественное соответствие результатов, полученных в ДАНКО+ГЕПАРД, с результатами, полученными в программном коде ANSYS. При этом время счета может быть уменьшено с увеличением количества процессоров. Реализованная модель применяется для учета 14 № п/ п 3 4 Наименование вида испытания Проверка пригодности расчетных компьютерных моделей для многовариантного анализа в рамках задач пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Проверка пригодности расчетных компьютерных моделей для нейтронно- Экспертная оценка Расчетный анализ аварийного режима – двусторонний разрыв ГЦТ на входе в реактор с применением метода анализа неопределенностей Соответствует прил. В ПМ Моделирование проектной аварии РУ с ВВЭР-1000 «Полное обесточивание энергоблока» с анализом неопределенностей на суперЭВМ в режиме параллельных вычислений Соответствует прил. В ПМ Компьютерная модель устройства локализации расплава (УЛР) для обоснования нейтроннофизической безопасности Соответствует прил. В ПМ 15 Примечание эффекта преднапряженного состояния в элементах конструкций и сооружений. Проведение большого объема многовариантных расчетов в режиме параллельных вычислений с последующим анализом неопределенностей позволяет снизить закладываемый в проект избыточный консерватизм, а также полностью соответствует рекомендациям МАГАТЭ для проведения анализов безопасности. Вариантные расчеты проводились на супер-ЭВМ ВЦКП РФЯЦ-ВНИИЭФ. Ускорение выполнения проектных расчетов в обоснование безопасности АЭС с ВВЭР с анализами неопределенностей и чувствительности на супер-ЭВМ более, чем в 150 раз по сравнению с ПЭВМ. Разработанная технология внедрена в проектноконструкторских организациях для выполнения анализов безопасности действующих и проектируемых АЭС с ВВЭР. Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Расчет данного класса задач стал возможен благодаря созданию специальных моделей в программе TDMCC, созданных в результате тесной кооперации разработчиков ФГУП «РФЯЦВНИИЭФ» и специалистов ОАО «СПбАЭП». № п/ п Наименование вида испытания физических расчетов актуальных задач пилотной версии компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» Компьютерная модель для моделирования пространственноэнергетического распределения нейтронов в ячейке реактора АЭС-2006 Компьютерная модель стеллажа для хранения отработавшего ядерного топлива на АЭС с ВВЭР-1200 для определения подкритичности 5 Проверка пригодности расчетной компьютерной модели для связанной отработки работы основных систем на базе проектных данных ЛАЭС-2 Компьютерная демонстрационная связанная модель ПТК «ВЭБ» для отработки работы основных систем на базе проектных данных ЛАЭС-2. Экспертная оценка Соответствует прил. В ПМ Соответствует прил. В ПМ Примечание Моделирование проведено на МП-ЦЕТУС (ОАО «СПбАЭП»). Получено ускорение расчета малогрупповых диффузионных констант для программы RC в десятки раз. Моделирование проведено на ВЦКП ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ». Результаты расчетов позволили продемонстрировать функциональные возможности кода TDMCC в зависимости от объема задействованных вычислительных ресурсов. Использование супер-ЭВМ позволило значительно сократить время проведения расчета (с нескольких суток до нескольких минут). Проведен запуск расчета на МП ЦЕТУС и аппаратных средствах виртуального пульта оператора. Соответствует прил. В ПМ 16 После выхода на номинальный режим работы энергоблока было инициировано ложное срабатывание АЗ. В результате были получены параметры состояния энергоблока в соответствии с проектом ЛАЭС-2. № п/ п Наименование вида испытания Экспертная оценка по пилотной версии ПТК «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» 17 Примечание Рабочая группа установила: 1. Компьютерная модель «Виртуальная АЭС с ВВЭР» включает в себя элементы «Виртуальный ядерный остров» и «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» и предназначена для проектного обоснования безопасности атомных электростанций и реакторных установок ВВЭР. «Виртуальный ядерный остров» - совокупность системы программных кодов и специфических расчетных моделей, обеспечивающая комплексное мультифизичное моделирование процессов, протекающих при работе систем и оборудования ядерного острова АЭС с РУ ВВЭР, включающая: - комплекс специализированных программных средств для компьютерного моделирования процессов в РУ по следующим тематическим направлениям: а) теплогидравлические расчеты стационарных состояний РУ; б) теплогидравлические расчеты аварийных и переходных процессов РУ; в) нейтронно-физические расчеты; г) расчеты на прочность; д) расчеты систем контроля и управления; е) расчеты гидродинамических воздействий; ж) расчеты температурных полей и граничных условий. - набор тестовых задач, предназначенных для верификации и валидации адаптированных программных средств, в целях подтверждения достоверности численного моделирования рассматриваемых процессов; - набор расчетных моделей отдельных элементов РУ проекта ВВЭР (ТВС, опускной участок и пр.), представляющих собой совокупность дискретных моделей, в достаточной степени описывающих геометрию исследуемых объектов и условия взаимодействия их отдельных элементов, начальные и граничные условия, соответствующие режимам эксплуатации. «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» - совокупность расчетных моделей и программных средств, воспроизводящих работу энергоблока АЭС с ВВЭР с использованием современного компьютерного оборудования и средств визуализации и позволяющих решать задачи имитационного моделирования 18 широкого спектра физических процессов на энергоблоке АЭС с ВВЭР и проводить оценку адекватности принятых проектных решений, включающая: - связный комплекс адаптированных (специализированных) программных средств компьютерного моделирования теплогидравлических и нейтроннофизических процессов в системах и оборудовании энергоблока АЭС с ВВЭР в условиях реальной эксплуатации с учетом систем автоматики и электрики, а также средств удаленного контроля работы ПТК оператором; - набор постановок задач, содержащий подробную и исчерпывающую информацию по тестированию, верификации и валидации адаптированных программных численного средств, решения доказательно подтверждающих (моделирования) достоверность рассматриваемых (заявленных) классов проблем; - ряд (группу) детальных расчетных моделей отдельных элементов энергоблока (УЛР, контейнментного пространства, трубопроводов и пр.) и общую расчетную модель энергоблока для связанного моделирования основных систем энергоблока АЭС с ВВЭР, представляющую собой совокупность дискретных моделей (конечных объемов и конечных элементов), описывающих геометрию исследуемых объектов и условия взаимодействия их отдельных элементов, начальные и граничные условия, соответствующие выбранным режимам эксплуатации. 2. Испытания качественные соответствии подтвердили характеристики с Техническим работоспособность, компьютерной заданием на модели, ОКР количественные разработанной «Разработка и в технологий проектирования и имитационного моделирования для супер-ЭВМ на основе базового программного обеспечения» и подлежащие проверке согласно ПМ, в том числе, функциональные характеристики, наличие и комплектность документации, содержание документации требованиям ТЗ и нормативным документам. 3. Замечания протокола предварительных испытаний устранены в полном объеме. 19 4. В ходе выполнения работ по созданию компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР», состоящей из: «Виртуального ядерного острова», «Виртуального энергоблока АЭС с ВВЭР», в интересах верификации проектных решений, оптимизации программы ввода энергоблока в эксплуатацию, информационной поддержки эксплуатирующей организации и сопровождения АЭС на всём жизненном цикле были решены следующие практические задачи: расчет вентиляции здания реактора ЛАЭС-2 для отработки и обоснования безопасности; связанное моделирование горения водородно-воздушных смесей в контейнменте здании реактора ЛАЭС-2; расчетный анализ для обоснования безопасности в случае аварийных разрывов трубопроводов энергоблока проекта АЭС-2006; расчет по гидродинамической модели РУ ВВЭР АЭС-2006 для оптимизации проточного тракта; расчет по гидродинамической модели ТВС РУ АЭС-2006 с учетом сопряженного теплообмена и постоянного энерговыделения для оптимизации характеристик активной зоны; расчетный анализ возможности возникновения вторичной критичности кориума в устройстве локализации расплава (УЛР) энергоблока проекта ЛАЭС-2; расчетный анализ НДС конструкции устройства локализации расплава (УЛР) энергоблока проекта ЛАЭС-2; сопряженный расчет тройникового узла смешения потоков системы продувки-подпитки первого контура ЛАЭС-2 с анализом напряженнодеформированного состояния по нагрузкам полученным на базе CFD-расчета; расчет подкритичности стеллажа для хранения отработавшего ядерного топлива на АЭС с ВВЭР-1200. 5. Созданы пилотные технологии, предоставляющие новые возможности обоснования проектных решений для энергоблоков АЭС с ВВЭР: Создана пилотная версия ПТК «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» для связанной отработки работы основных 20 систем энергоблока АЭС с высокоточным определением характеристик за счет использования кодов улучшенной оценки работающих на супер-ЭВМ. Проведена отработка технологии по комплексной модели на базе проектных данных ЛАЭС-2 с использованием более 200 процессоров. Потребность данной технологии подтверждена не только специалистами ОАО «СПбАЭП» для соответствия современным международным АТОМТЕХЭНЕРГО, требованиям, выполняющими но и специалистами пуско-наладочные работы, для сокращения сроков ввода энергоблоков в эксплуатацию. Отработана и верифицирована на экспериментальных данных (модель напорной камеры ВВЭР-1000) технология связанного 3D моделирования расчетного анализа кодами ЛОГОС-КОРСАР/ГП для отработки переходных режимов с высокоточным определением локальных параметров. Создана технология расчетного обоснования проектных решений на основе метода анализа неопределенностей с использованием параллельных версий специализированных кодов КОРСАР/ГП и ТРАП-КС. Отработка технологии проведена на расчетах аварийных ситуаций РУ проекта АЭС-2006. Проведение расчетов в обоснование безопасности РУ ВВЭР по данной технологии без применения мощной вычислительной базы супер-ЭВМ в разумные сроки до настоящего времени не представлялось возможным. 6. Завершен первый этап цикла верификационных расчетов адаптированного БПО и подготовлены соответствующие верификационные отчеты для представления пакетов программ к аттестации в Ростехнадзоре для моделирования РУ с водяным теплоносителем: верификация ЛОГОС ~75 задач; верификация TDMCC ~150 задач; пакет программ ДАНКО+ГЕПАРД РОСТЕХНАДЗОРе. 21 подан на аттестацию в 7. Созданные отечественные программные комплексы обеспечивают возможность решения более 50% классов задач актуальных для обоснования проектных решений РУ ВВЭР. Задачи ВВЭР Отечественные Аналог программные импортные средства программные средства ТермоГидродинамика Нейтронная физика Прочностные расчёты Контейнментные коды Возможность применения, относительно импортных ПС по спектру решаемых задач, % ЛОГОС ANSYS/CFX 50 TDMCC MCNP 100 ДАНКО+ ГЕПАРД ЛОГОС, ДАНКО+ ГЕПАРД ANSYS Mechanical 70 STAR-CD, LS-DYNA 80 8. Применение компьютерной модели «Виртуальная АЭС с ВВЭР» позволило: Выявить и сократить большое оптимизировать технические технологическим системам, количество решения несоответствий по электротехническим и оборудованию, системам и системам контроля и управления на стадии проектирования. Внедрить новые методы проектных расчетов с применением анализа неопределенностей при выполнении анализов безопасности на суперЭВМ. Внедрить технологию обоснования усталостной прочности элементов оборудования с использованием связанных CFD и прочностных 3D кодов. Внедрить технологию ресурсоемких расчетных обоснований контейментных и вентиляционных систем с использованием СFD и прочностных кодов. Усовершенствовать деформированного технологию состояния расчетов строительных напряженно- конструкций при динамических нагрузках, в том числе при горении водородовоздушной смеси. 22 Внедрить расчетные методы на основе метода Монте-Карло для обоснования радиационных защит и подкритичности расплава активной зоны. Создать и внедрить методы связанных расчетов СFD кодов и контурной теплогидравлики. Комиссия компьютерная подтверждает, модель что «Виртуальная АЭС разработанная с ВВЭР» пилотная соответствует требованиям ТЗ. Рабочая группа отметила: 1. За счет тесной кооперации разработчиков (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова») и потребителей в лице проектировщиков и конструкторов ОАО «СПбАЭП» и ОАО «ОКБ ГИДРОПРЕСС» совместными усилиями в максимально короткие сроки удается не только эффективно развивать отечественные коды и технологии суперкомпьютерного моделирования, но и совместить этот процесс с непосредственным внедрением в работы организаций, разрабатывающих, эксплуатирующих и выполняющих пуско-наладочные работы энергоблоков АЭС с ВВЭР. 2. Для обоснования проектных решений по проектам энергоблоков АЭС с ВВЭР на уровне, обеспечивающем повышенные технико-экономические показатели реакторных установок, необходимо решение сложных задач большой размерности с трехмерным моделированием связанных процессов, что требует дальнейшего развития созданных технологий имитационного моделирования и значительное увеличение вычислительных ресурсов предприятий (прогноз потребности 2015 года – 1-5 ПФлопс). 3. Остановка работ по данному направлению приведет к потере результатов работ по проекту и конкурентоспособности отечественных проектов энергоблоков с РУ ВВЭР. 4. Моделирование различных режимов работы энергоблока при вводе в эксплуатацию и эксплуатации АЭС позволит: 23 оценить правильность действий проектных алгоритмов; оценить правильность действий персонала, описанных в программах испытаний; уменьшить количество циклов испытаний дорогостоящего оборудования осуществить качественную разработку эксплуатационной документации (включая такие важные документы как, Инструкция по ликвидации аварий, Руководство по управлению запроектными авариями, программа испытаний систем и оборудования); проводить верификацию эксплуатационной документации на принципиально новом уровне; оценить эффекты после модернизации оборудования на действующем энергоблоке; обосновывать принятие новых прогрессивных проектных решений в процессе эксплуатации энергоблока; сократить время подготовки и количество испытаний проводимых при пуско-наладке на серийных (типовых) энергоблоках. Рабочая группа решила: работы по созданию пилотной версии компьютерной модели выполнены в полном объеме в соответствии с требованиями ТЗ: комплектность и содержание документации соответствует требованиям ТЗ и нормативным документам; проведенные верификационные и валидационные расчеты выполнены в полном объеме и подтверждают работоспособность адаптированного БПО для всех классов задач, определенных в ТЗ; результаты моделирования на адаптированной версии БПО выбранных компьютерных моделей обеспечивают совпадение с эталонными значениями. Рекомендации: Внедрить ПТК ВЭБ в опытную эксплуатацию в СПбАЭП для целей расширенной верификации принятых решений в новых проектах АЭС с ВВЭР (ЛАЭС2, БтАЭС и др.) 24 Выполнить верификацию ПТК «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» с использованием демонстрационной модели энергоблока по данным пуско-наладочных испытаний блока №1 ЛАЭС-2 с целью дальнейшего внедрения в практику выполнения пуско-наладочных работ АЭС с ВВЭР в качестве поддерживающего расчетного инструмента. Дальнейшее развитие ПТК «Виртуальный энергоблок АЭС с ВВЭР» проводить, в том числе и в рамках инвестиционной программы развития Госкорпорации «Росатом». Провести работы по верификации и аттестации в Ростехнадзоре базовых расчетных кодов, адаптированных применительно к суперЭВМ и используемых для обоснования безопасности АЭС с ВВЭР. Ввести в процесс Госкорпорации подготовки «Росатом» специалистов обязательную предприятий практику обучения имитационному моделированию на супер-ЭВМ. Завершить верификацию модернизированной версии ПК РАТЕГ и предъявить для аттестации в РОСТЕХНАДЗОРе. С целью решения актуальных практических задач по разработке и отработке проектов АЭС нового поколения необходимо существенно увеличить вычислительные ресурсы предприятий - участников проекта. Дальнейшие работы по развитию суперкомпьютерных технологий направить на создание промышленных версий компьютерных моделей и их внедрение в повседневную практику работы на предприятиях Госкорпорации «Росатом». Председатель рабочей группы первый заместитель директора ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» - директор ИТМФ В.П.Соловьев Заместитель председателя рабочей группы директор по проектированию ОАО «СПбАЭП» А.М.Казарин 25 заместитель директора по проектированию по науке ОАО «СПбАЭП» В.В. Безлепкин Члены рабочей группы: директор НИИСИ РАН, академик РАН В.Б.Бетелин главный специалист Госкорпорации «Росатом» А.В. Волгин начальник управления ввода в эксплуатацию и эксплуатации АЭС В.В. Мейер начальник НКО ОАО «СПбАЭП» В.О. Кухтевич начальник БНОКР ОАО «СПбАЭП» Е.П. Образцов заместитель главного конструктора ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» М.А. Быков заместитель начальника отдела ОАО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» В.В. Мохов первый заместитель генерального директора, заместитель директора по научной работе ФГУП «НИТИ им. Александрова» Р.Д. Филин начальник отдела ФГУП «НИТИ» Ю.А. Мигров начальник отдела ФГУП «НИТИ» В.П. Черных первый заместитель директора ИТМФ, начальник научно-исследовательского отделения ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» Р.М. Шагалиев заместитель начальника научно-исследовательского отделения ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.Н. Гребенников начальник лаборатории ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.И. Абакумов старший научный сотрудник 26 ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» А.А. Деулин младший научный сотрудник ИТМФ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» И.О. Маношина заместитель директора по информационным технологиям и системам НИЦ «Курчатовский институт» В.Е. Велихов начальник лаборатории ИАС КЦ ЯТ НИЦ «Курчатовский институт» С.С. Пылев старший научный сотрудник лаборатории ИАС КЦ ЯТ НИЦ «Курчатовский институт» Н.А. Кузнецов 27
