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(jìn)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(jì)算。

　　因此本文針對TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)及語法進(jìn)行分析，相應(yīng)開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件，實(shí)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(jì)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(jì)工作，目前是中廣核集團(tuán)在堆芯工程設(shè)計(jì)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(jì)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(jìn)行全堆芯建模分析，然而使用SCIENCE進(jìn)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(jìn)一步分析。

　　因此需要開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫處理軟件，實(shí)現(xiàn)全堆芯數(shù)據(jù)庫與下游軟件接口兼容，并進(jìn)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(jì)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(jì)，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(shí)現(xiàn)對軟件流程的靈活控制管理，同時提高軟件的擴(kuò)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(yùn)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(dá)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(yàn)證分析

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

　　然后建立三維細(xì)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(jì)算，并產(chǎn)生1D ARO燃耗史庫以及計(jì)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(yùn)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(jì)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(jì)算數(shù)據(jù)高度吻合，說明軟件計(jì)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(jìn)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(yàn)證分析，驗(yàn)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(shí)現(xiàn)換鋼棒組件再入堆堆芯一維軸向參數(shù)變化的計(jì)算分析。

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