TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件開發(fā)與分析的論文

　　在換鋼棒組件再入堆安全分析中，由于換鋼棒后堆芯徑向分布不均勻，因此需采用全堆芯模型而非過去常用的四分之一堆芯模型進行安全分析，然而采用SCIENCE全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫與下游軟件接口不兼容，導(dǎo)致無法計算。

　　因此本文針對TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及語法進行分析，相應(yīng)開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件，實現(xiàn)了全堆芯建模所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫與下游軟件的兼容。

　　1 引言

　　壓水堆堆芯設(shè)計軟件SCIENCE程序包是由法國AREVA技術(shù)轉(zhuǎn)讓，該程序包由法國CEA(法國原子能委員會)和AREVA公司共同開發(fā)。

　　SCIENCE軟件系統(tǒng)的英文全名為“Integrated Computation System for the Neutronic Design of Light Water Reactors”，能夠用于壓水堆核電站的中子學(xué)設(shè)計工作，目前是中廣核集團在堆芯工程設(shè)計與燃料管理方面主要使用的軟件。

　　破損組件若不能修復(fù)后再使用，會給電廠造成一定的經(jīng)濟損失，因此需要用SCIENCE從理論上分析用鋼棒代替破損燃料棒的可行性。

　　由于換鋼棒后堆芯處于徑向不對稱狀態(tài)，需進行全堆芯建模分析，然而使用SCIENCE進行全堆芯建模時所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫與下游軟件接口不兼容，無法開展進一步分析。

　　因此需要開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件，實現(xiàn)全堆芯數(shù)據(jù)庫與下游軟件接口兼容，并進而完成換鋼棒組件再入堆的建模和安全分析。

　　2 TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫解讀及軟件開發(fā)

　　TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫格式與一般Oracle，Sybase， Informix， MySql數(shù)據(jù)庫格式不同，調(diào)用方法也不一致，因此在開始軟件TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件開發(fā)前，首先需完全解讀TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫格式。

　　2.1 數(shù)據(jù)庫解讀

　　TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫以不同燃耗步分段，每段交叉著1維、2維、3維等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄著堆芯水密度、燃耗、中子通量、控制棒棒位等大量信息，其中最復(fù)雜的是記錄堆芯燃料組件區(qū)域燃耗、中子通量等參數(shù)的三維數(shù)據(jù)。

　　在SCIENCE中全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫將三維堆芯徑向分為34*34共1156子區(qū)域，數(shù)據(jù)庫中針對157根燃料組件設(shè)計的燃耗分布如圖2(a)所示。

　　其中符號1代表水模塊，符號2代表堆芯反射層，同時活性區(qū)用“燃料組件編號+燃耗值”表示。

　　2.2 軟件開發(fā)

　　由于TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)量大且不固定，因此需要數(shù)據(jù)庫處理軟件相應(yīng)有較好的靈活性，同時由于TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件研發(fā)目標(biāo)為工程應(yīng)用，所以TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件必須有較快的海量數(shù)據(jù)挖掘能力。

　　經(jīng)過廣泛的調(diào)研，PERL語言靈活可靠，可以快速設(shè)計，編寫，調(diào)試和部署，并且十分適用于數(shù)據(jù)庫與文本處理，能夠從海量的數(shù)據(jù)庫中挖掘整理信息[1]，因此基于PERL語言開發(fā)數(shù)據(jù)庫處理軟件。

　　2.2.1 哈希數(shù)據(jù)表

　　軟件采用預(yù)定義哈希數(shù)據(jù)控制表，并采用“鍵-值”對應(yīng)的方式控制軟件活動[2]，從而實現(xiàn)對軟件流程的靈活控制管理，同時提高軟件的擴展性和修改，針對堆芯數(shù)據(jù)庫的每一物理信息數(shù)據(jù)庫均設(shè)置相應(yīng)的讀取和處理方法和輸出格式。

　　2.2.2 TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件流程

　　軟件運行流程如圖1所示，軟件遍覽TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫，一旦在讀取數(shù)據(jù)庫的過程中發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵詞，則根據(jù)預(yù)定義的轉(zhuǎn)化處理方法和輸出要求輸出到新的數(shù)據(jù)庫中，這樣可以達到邊讀數(shù)據(jù)庫邊處理的效果，并且在算法上提高了軟件的處理速度。

　　3 建模及驗證分析

　　將該軟件耦合進SCIENCE程序包中，并在SCIENCE中建立相應(yīng)的計算模型，在模型中首先細化堆芯軸向網(wǎng)格，以滿足1D差分計算精度需求及顯式表征格架。

　　然后建立三維細網(wǎng)節(jié)塊法燃耗結(jié)果，并轉(zhuǎn)化為TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫用于下游一維計算，并產(chǎn)生1D ARO燃耗史庫以及計算出堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz。

　　圖1 TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件運行流程

　　采用未換鋼棒的堆芯模型，分別采用四分之一堆芯TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫和旋轉(zhuǎn)對稱全堆芯數(shù)據(jù)庫經(jīng)軟件轉(zhuǎn)化后生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫作為輸入。

　　然后對比兩個數(shù)據(jù)庫輸入下SCIENCE計算得到的堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz [3]，對比結(jié)果如圖2(a)、(b)所示。

　　AO=■*100% (1)

　　Fz=■ (2)

　　式中：PH——堆芯上半部功率;

　　PB——堆芯下半部功率;

　　Pmax——堆芯軸向最大線功率;

　　Pav——堆芯平均線功率密度。

　　(a)軸向偏移AO

　　(b)軸向功率峰因子Fz

　　圖2 旋轉(zhuǎn)對稱全堆芯與四分之一堆芯數(shù)據(jù)庫輸出

　　理論上旋轉(zhuǎn)對稱的全堆芯數(shù)據(jù)與四分之一堆數(shù)據(jù)描述相同的堆芯信息，堆芯狀態(tài)應(yīng)一致，軟件輸出結(jié)果符合理論預(yù)期，兩個模型計算數(shù)據(jù)高度吻合，說明軟件計算正確。

　　4 結(jié)果與展望

　　本文對TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫架構(gòu)和特殊符號含義進行了解讀，基于PERL語言開發(fā)完成TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件，并將該軟件完全耦合入SCIENCE程序包中。

　　通過建模驗證分析，驗證在全堆芯對稱情況下，軟件輸出結(jié)果與四分之一堆芯建模輸出基本一致，符合理論預(yù)期，同時證明TRISTAN數(shù)據(jù)庫軟件可用，并和下游軟件完全耦合，初步實現(xiàn)換鋼棒組件再入堆堆芯一維軸向參數(shù)變化的計算分析。

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