基于FR-Sdaso的法国凤凰堆寿期末自然循环实验分析

系统分析程序是开展反应堆安全分析的重要工具之一，也可用于开展系统瞬态实验过程的分析。法国凤凰堆（Phenix）在停运之前开展的自然循环实验是钠冷快堆领域非常重要的系统瞬态实验，为研究钠冷快堆的瞬态特点提供了很好的参考。为分析此实验过程，利用自主研发的系统分析程序FR-Sdaso对凤凰堆进行建模，对其自然循环实验开展计算分析，并将主要参数的计算值与实验值进行了对比分析。结果表明，FR-Sdaso可较好地模拟此实验的瞬态过程，可用于开展钠冷快堆此类瞬态的安全分析。     

基于FR-Sdaso的法国凤凰堆寿期末自然循环实验分析

系统分析程序是开展反应堆安全分析的重要工具之一,也可用于开展系统瞬态实验过程的分析。法国凤凰堆(Phenix)在停运之前开展的自然循环实验是钠冷快堆领域非常重要的系统瞬态实验,为研究钠冷快堆的瞬态特点提供了很好的参考。为分析此实验过程,利用自主研发的系统分析程序FR-Sdaso对凤凰堆进行建模,对其自然循环实验开展计算分析,并将主要参数的计算值与实验值进行了对比分析。结果表明,FR-Sdaso可较好地模拟此实验的瞬态过程,可用于开展钠冷快堆此类瞬态的安全分析。     

超临界水冷堆燃料性能验证实验回路的冷却剂丧失事故分析

超临界水冷堆燃料性能验证实验（SCWR-FQT）将对1个小型燃料组件在超临界水环境下进行堆内性能测试。本工作应用修改过的ATHLET程序对包含该燃料组件的超临界水冷实验回路进行建模,并对其冷却剂管道破口导致的失水事故进行分析计算。计算结果表明,现有安全系统设计基本能保证在这些事故情况下维持燃料棒实验段的有效冷却。结果显示,修改过的ATHLET程序对超临界水冷系统的模拟具有良好的适用性。     

应用ATHLET程序分析NHR-5负荷跟随特性实验

ATHLET程序是德国核设施安全评审中心GRS开发的一个重要的反应堆热工水力学分析程序。为了进一步评估ATHLET程序对5MW低温堆(NHR-5)瞬态工况的模拟能力，建立了完整的NHR-5分析模型，在此基础上进行了5MW低温供热堆负荷跟随特性实验的计算模拟。并将结果与实验参数以及其它反应堆计算程序(RETRAN-02)的计算结果进行了比较。分析表明采用该程序的燃料元件表面过冷沸腾模型对计算结果有较大的影响。     

ATHLET-SC程序的开发及适用性分析

由于超临界水堆（SCWR）在系统简化、降低成本和提高热效率上的优势，SCWR的研究在全球范围内得到广泛关注。在众多有关超临界水堆的研发工作中，开发适用于SCWR的系统分析程序是进行SCWR系统设计和安全评估的关键技术难题之一。本工作基于最佳估算系统分析程序ATHLET2.1A，增加了超临界热物性参数，开发出适用于SCWR的系统分析程序ATHLET-SC，将现有的ATHLET程序扩展到超临界压力状态。为评估修改后的程序的适用性，建立了混合能谱超临界水堆堆芯模型，并对该模型进行了功率瞬态计算。此外，对1个简化的超临界水冷却回路进行了稳定性分析。计算结果表明：修改过的ATHLET程序（ATHLET-SC）对SCWR系统的模拟具有良好的适用性。     

钠冷快堆换料系统可靠性研究

由于中子通量以及冷却剂运行温度高,钠冷快中子反应堆（简称钠冷快堆）的换料周期较一般轻水反应堆短。同时,换料过程中隔绝空气的要求以及换料设备本身的复杂性,钠冷快堆只能逐根进行换料,使得总的换料时间较轻水反应堆长。本文采用失效模式与影响分析、故障树分析等方法对典型钠冷快堆换料系统各部分的可靠性进行评价,获得了换料系统每次换料期间的失效概率。基于换料系统各部分失效的影响、失效概率以及恢复时间,分析了换料系统不同失效模式对反应堆运行效率的影响。     

金属氢化物在小型钠冷快堆屏蔽设计中的应用

为评估金属氢化物（氢化锂、氢化钛和氢化锆）在小型钠冷快堆中的屏蔽性能,使用一维离散纵标法（ANISN程序）模拟计算了屏蔽材料在小型钠冷快堆能谱下的屏蔽特性。屏蔽计算结果表明：氢化锂、氢化钛和氢化锆具有很好的屏蔽性能;将氢化锂与不锈钢、氢化钛或氢化锆与碳化硼混合,可改善这些金属氢化物的屏蔽性能。混合材料用于小型钠冷快堆的屏蔽,可显著减少反应堆系统的重量和体积。     

钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析程序开发

钠冷快堆是第4代核反应堆的主力堆型,瞬态热工水力及安全特性是其设计研发和安全评审的重要工作,需要专用的分析工具。本文基于模块化建模思想,建立了钠冷快堆系统关键部件的热工水力模型和辅助模型,采用具有高稳定性和自动变步长能力的Gear算法,开发了钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析软件THACS,并通过了国际基准题EBR-Ⅱ的有保护失流事故实验SHRT-17的初步验证。结果表明,THACS程序能较好模拟此实验的瞬态过程,具备钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析的能力,可为我国钠冷快堆研发提供支持。     

钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析程序开发

钠冷快堆是第4代核反应堆的主力堆型，瞬态热工水力及安全特性是其设计研发和安全评审的重要工作，需要专用的分析工具。本文基于模块化建模思想，建立了钠冷快堆系统关键部件的热工水力模型和辅助模型，采用具有高稳定性和自动变步长能力的Gear算法，开发了钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析软件THACS，并通过了国际基准题EBR-Ⅱ的有保护失流事故实验SHRT-17的初步验证。结果表明，THACS程序能较好模拟此实验的瞬态过程，具备钠冷快堆瞬态热工水力及安全分析的能力，可为我国钠冷快堆研发提供支持。     

池式钠冷快堆系统分析程序开发

针对池式钠冷快堆的特点,在对快堆系统的水力模型、热工模型和中子动力学模型进行详细分类和建模的基础上,利用FORTRAN95语言开发了可用于池式钠冷快堆事故分析的系统分析程序（FASYS程序）。以中国实验快堆为计算对象对FASYS程序模型进行了初步验证,所获得的结果和试验值与其他系统程序计算值符合良好,证明了所开发的系统分析程序的正确性。     

基于RELAP5 MOD3.2的钠冷快堆热工水力系统分析程序开发及验证

对大型核反应堆热工水力分析程序RELAP5 MOD3.2进行了改造,使之适用于钠冷快堆系统安全分析。在不影响原程序功能的基础上添加了气液两相钠物性和液态金属对流换热模型,并改造了相应的初始化模块和计算模块。改造后的程序可正确模拟钠的流体力学特性和热物性,搭建钠冷快堆热工水力流体网络进行分析计算。对EBR-Ⅱ试验堆基准题进行了稳态模拟和失流事故分析,其中稳态计算主要参数与实验值相对偏差小于1%,瞬态计算相对偏差小于10%,各参数变化趋势与实验值相符良好,初步验证了改造程序的可靠性。     

RELAP5铅铋快堆模型拓展及验证

为研究铅铋快堆瞬态热工水力特性,对RELAP5程序进行二次开发,添加铅铋合金（LBE）物性模型和液态金属流动换热模型,并与NACIE-UP和CIRCE-ICE台架的实验结果进行对比。计算结果表明：NACIE-UP台架稳态流量和温度相对误差在2%以内,瞬态相对误差不超过5%,与其他系统程序CATHARE、ATHLET、RELAP5-3D、RELAP5/MOD3.3(modified)相比,本文程序的相对偏差不超过10%;CIRCE-ICE台架稳态流量和温度相对误差在2%以内,瞬态相对误差不超过10%。本文程序满足反应堆系统热工水力分析程序精度要求,可作为铅铋快堆安全分析的有效工具。     

钠冷快堆二回路系统热工水力瞬态分析程序SELTAC的开发与应用

针对钠冷快堆二回路系统的具体结构和运行特点，对中间热交换器、直流蒸汽发生器、钠缓冲罐以及泵、管道等设备和部件建立模型，采用FORTRAN语言自主编制了二回路系统热工水力瞬态分析程序SELTAC。利用中国实验快堆的停堆试验数据对所编制程序进行了初步验证。结果表明，程序计算值与试验值趋势一致，最大相对偏差不超过4.34%，吻合程度较好。将验证后的程序与一回路系统程序耦合，分析了某600 MW钠冷快堆在主热传输系统保持排热能力时的紧急停堆工况，得到了二回路系统的瞬态特性，为大型商用快堆电站的设计提供了参考。     

Full-scale modelling of the MNSR reactor to simulate normal operation, transients and reactivity insertion accidents under natural circulation conditions using the thermal hydraulic code ATHLET

A full-scale ATHLET system model for the Syrian miniature neutron source reactor (MNSR) has been developed. The model represents all reactor components of primary and secondary loops with the corresponding neutronics and thermal hydraulic characteristics. Under the MNSR operation conditions of natural circulation, normal operation, step reactivity transients and reactivity insertion accidents have been simulated. The analyses indicate the capability of ATHLET to simulate MNSR dynamic and thermal hydraulic behaviour and particularly to calculate the core coolant velocity of prevailing natural circulation in presence of the strong negative reactivity feed back of coolant temperature. The predicted time distribution of reactor power, core inlet and outlet coolant temperature follow closely the measured data for the quasi steady and transient states. However, sensitivity analyses indicate the influence of pressure form loss coefficients at core inlet and outlet on the results. The analysis of reactivity accidents represented by the insertion of large reactivity, demonstrates the high inherent safety features of MNSR. Even in case of insertion of total available cold excess reactivity without scram, the high negative reactivity feedback of moderator temperature limits power excursion and avoids consequently the escalation of clad temperature to the level of onset of sub-cooled void formation. The calculated peak power in this case agrees well with the data reported in the safety analysis report. The ATHLET code had not previously been assessed under these conditions. The results of this comprehensive analysis ensure the ability of the code to test some conceptual design modifications of MNSR's cooling system aiming the improvement of core cooling conditions to increase the maximum continuous reactor operation time allowing more effective use of MNSR for irradiation purposes.     

Analyses of the V1000CT-1 benchmark with the DYN3D/ATHLET and DYN3D/RELAP coupled code systems including a coolant mixing model validated against CFD calculations

Plant-measured data provided within the specification of the OECD/NEA VVER-1000 coolant transient benchmark (V1000CT) were used to validate the DYN3D/RELAP5 and DYN3D/ATHLET coupled code systems. Phase 1 of the benchmark (V1000CT-1) refers to the MCP (main coolant pump) switching on experiment conducted in the frame of the plant-commissioning activities at the Kozloduy NPP Unit 6 in Bulgaria. The experiment was started at the beginning of cycle (BOC) with average core expose of 30.7 effective full power days (EFPD), when the reactor power was at 27.5% of the nominal level and three out of four MCPs were operating. The transient is characterized by a rapid increase in the primary coolant flow through the core and, as a consequence, a decrease of the space-dependent core inlet temperature. Both DYN3D/RELAP5 and DYN3D/ATHLET analyses were based on the same reactor model, including identical MCP characteristics, boundary conditions, benchmark-specified nuclear data library and nearly identical nodalization schemes. For an adequate modelling of the redistribution of the coolant flow in the reactor pressure vessel during the transient a simplified mixing model for the DYN3D/ATHLET code was developed and validated against a computational fluid dynamics calculation.

The results of both coupled code calculations are in good agreement with the available experimental data. The discrepancies between experimental data and the results of both coupled code calculations do not exceed the accuracy of the measurement data. This concerns the initial steady-state data as well as the time histories during the transient. In addition to the validation of the coupled code systems against measured data, a code-to-code comparison between simulation results has been performed to evaluate relevant thermal hydraulic models of the system codes RELAP5 and ATHLET and to explain differences between the calculation results.     

SCWR-FQT回路的冷却剂流量丧失事故研究

超临界水冷堆燃料验证实验（SCWR-FQT）将对1个小型燃料组件在超临界水环境下进行堆内性能测试。为了对该实验回路进行系统设计和安全分析,应用修改过的ATHLET程序建立实验回路计算模型,对两种造成燃料组件实验段冷却剂流量部分或全部丧失的设计基准事故进行模拟分析,即由于装载实验段的压力管内部的导向管破裂导致流经实验段的冷却剂旁通和主冷却剂泵卡轴事故。计算结果显示：实验段冷却剂旁通事故中,燃料包壳温度在事故初期出现约920 ℃的峰值;而主泵卡轴事故中,燃料包壳温度未明显升高。计算结果表明,现有的安全系统设计能保证在事故情况下维持燃料组件实验段的有效冷却。     

NRI Řež solution of Exercise 3 of VVER-1000 Coolant Transient Benchmark – Phase 1 with coupled codes DYN3D–ATHLET

The paper presents a solution of VVER-1000 Coolant Transient Benchmark – Phase 1 (V1000CT-1) of Exercise 3 performed with the coupled reactor dynamic code DYN3D and system code ATHLET at NRI Řež. The first part of the paper contains brief characteristics of VVER-1000 NPP input deck and describes also the applied reactor core model. The second part introduces the steady-state results and important time dependencies, compared with experimental values. The calculation results show that such type of transient can be realistically described by the coupled codes DYN3D–ATHLET.