Apros-suojarakennusmallin noodituksen ja virtauslaskennan vaikutus laskentatuloksiin

Abstract

Tässä diplomityössä tutkittiin, millaisia haasteita suojarakennuksen mallintamisessa on virtauslaskennan kannalta, kun käytetään lumped-parameter -koodeja. Työn tavoitteena oli selvittää, miten nooditus ja virtauslaskenta vaikuttavat Loviisan ydinvoimalaitoksen suojarakennusta kuvaavan Apros-mallin laskentatuloksiin. Suojarakennusmalliin tehtiin muutoksia, joista toisessa suojarakennuksen höyrystintilaa kuvaavaa nooditusta tihennettiin ja toisessa jäälauhduttimen virtausteiden poikkipinta-alat kasvoivat jään sulaessa. Noodituksen vaikutuksia tutkittiin laskemalla kaksi höyrylinjan katkotapausta ja jäälauhdutinmuutoksen vaikutuksia laskemalla pienempi höyrylinjan vuototapaus.

Lumped-parameter -koodien käytössä korostuu käyttäjän kokemus, jotta nooditus ja lähtöarvojen valinta onnistuvat. Lisäksi yksinkertaistetusta liikemäärän laskentatavasta johtuen joidenkin ilmiöiden mallintaminen ei ole mahdollista ilman erillisiä malliin lisättäviä korrelaatioita. Mallimuutoksista noodituksen tihentämisellä ei huomattu olevan merkittäviä vaikutuksia suojarakennuksen olosuhteisiin eikä virtausmääriin työssä tarkastelluissa tapauksissa. Jäälauhduttimen virtausteiden muutos sen sijaan kasvatti jäälauhduttimen sisäisiä virtausmääriä ja voimisti suojarakennukseen muodostuvaa kiertovirtausta, mistä johtuen suojarakennuksen paineet pysyivät alhaisempina.

The challenges of containment modelling related to fluid flow calculation, when using lumped-parameter codes, were studied in this Master’s Thesis. The aim of the Thesis was to examine how nodalization and fluid flow calculation affect the calculation results of the Apros-model representing the containment of the Loviisa Nuclear Power Plant. Two changes were made to the original containment model. In the first case a denser nodalization was used in the containment lower compartment and in the second the ice condenser flow areas grew as the ice melted. The nodalization effects were studied by modelling two large steam line break cases and the ice condenser effects by modelling a smaller steam line break.

The code users experience is important when using lumped-parameter codes to obtain a proper nodalization and the right initial values. In addition, the simplifications in the momentum equation lead to some flow phenomena being impossible to model without a separate correlation. Considering the containment model modifications, the denser nodalization was found not to have any significant effects on the calculated containment conditions or the flow rates in the cases studied here. The ice condenser modification increased the flow rates inside the ice condenser and strengthened the circulation flow forming inside the containment, leading to lower containment pressures.