RELAP5-3D

RELAP5-3D
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RELAP5-3D는 수냉식 원전 및 관련 시스템의 과도현상과 사고 분석과 첨단 원자로 설계 분석을 위해 아이다호 국립연구소(INL)에서 개발한 RELAP5 코드 시리즈의 최신판이다.
개발자아이다호 국립 연구소
초기 릴리즈1997년 7월 6일
안정적 해제
RELAP5-3D/Ver: 4.4.2 [1]
(3년 9개월 27일 전)
운영 체제Linux, Windows
다음에서 사용 가능포트란 95
유형고급 연산 엔진
면허증소유권
웹사이트relap53d.inl.gov

RELAP5-3D는 원자로에서 발생할 수 있는 다양한 운전 과도현상 및 가정사고에 대해 원자로냉각재계통과 노심의 결합거동을 모델링할 수 있는 시뮬레이션 툴이다.RELAP5-3D(Reactor Exition and Leak Analysis Program)는 원자로 안전성 분석, 원자로 설계, 운영자 시뮬레이터 교육 및 대학별 교육 도구로 사용될 수 있다.RELAP5-3D는 원자로 안전성 분석의 절박한 필요성을 해결하기 위해 아이다호 국립 연구소에서 개발되었으며, 미국 에너지부와 국제 RELAP5 사용자 그룹(IRGE)을 통해 지속적으로 개발되고 있으며, 연간 300만 달러 이상이 투자되고 있다.이 코드는 INL의 기술 배치 사무소를 통해 배포되며, 전 세계 수많은 대학, 정부, 기업에 라이센스가 부여된다.[2][3]

배경

RELAP5-3D는 미국 원자력규제위원회(NRC)를 위해 아이다호 국립연구소(INL)에서 개발한 1차원 RELAP5/MOD3 코드의 발상이다.미국 에너지부(DOE)는 1980년대 초 자체 원자로 안전성 평가 요구를 충족시키기 위해 추가 RELAP5 개발을 후원하기 시작했다.체르노빌 재난 이후, DOE는 미국 전역의 모든 시험 및 생산 원자로의 안전성에 대한 재평가를 실시했다.RELAP5 코드는 광범위한 수용성 때문에 열유압 분석 툴로 선택되었다.

다양한 원자로 설계에 RELAP5를 적용함으로써 새로운 모델링 기능이 필요하게 되었다.특히 사바나강 원자로를 분석하려면 3차원 유량 모델이 필요했다.이후 실험실 배설 자금에 따라 다차원 원자로 운동학이 추가되었다.

1995년 말까지 INL은 컴파일 전에 분할할 수 있는 단일 소스 코드로 NRC와 DOE 버전의 코드를 유지했다.그러나, 그 때쯤에는 단일 공급원의 유지보수에 의해 실현되는 효율성이 때로는 상충되는 요구사항을 수용하는 데 필요한 추가적인 노력에 의해 극복되고 있다는 것이 분명해졌다.따라서 이 코드는 NRC용과 DOE용 두 가지 버전으로 "분할"되었다.DOE 버전은 이전 코드의 모든 기능과 유효성 검사 기록을 유지했으며, 분할 전후에 DOE가 후원한 추가 기능도 유지했다.

DOE 코드를 NRC 코드와 구별하는 가장 두드러진 속성은 DOE 코드에서 완전히 통합된 다차원 열유압 및 운동 모델링 능력이다.[4][5][6][7][8][9]이로써 전체 가정된 원자로 사고에 대한 코드 적용에 대한 제약이 제거된다.다른 개선사항으로는 새로운 매트릭스 용해제, 추가적인 물 특성 및 보다 강력함을 위한 개선된 시간 진행 등이 있다.[5]

특징들

모델링 기능

WestinghouseZion 원자력 발전소의 3차원 회전식 RELAP5-3D 모델의 스크린 캡쳐는 보이드 분수(액체와 기체수의 부피별 혼합물)를 0과 1 사이의 숫자로 보여준다.보라색 부분은 100% 물을 나타내고, 빨간색 부분은 100% 증기를 나타낸다.다른 색조는 2상 혼합물의 구성을 나타낸다.사용자는 이미지에 텍스트를 오버레이하고 바탕 화면에 보조 위젯(예: 플롯 및 업데이트 테이블)을 추가할 수 있다.

RELAP5-3D는 다차원 열유압학 및 중성자 운동 모델링 기능을 가지고 있다.RELAP5-3D의 다차원 구성부품은 사용자가 원자로냉각재계통의 모든 구성품이나 지역에 표시할 수 있는 다차원 유동행동을 정확하게 모델링할 수 있도록 개발되었다.또한 2차원 전도성 및 복사열전달 능력과 발전소 트립 및 제어 시스템의 모델링이 있다.[10]RELAP5-3D는 다음을 포함한 전체 범위의 원자로 과도현상 및 가정된 사고의 시뮬레이션을 허용한다.

유체역학 모델

RELAP5-3D는 2상 증기/가스-액체 혼합물의 흐름을 위한 과도적이고 2상 유체 모델로, 증기/가스 위상의 비응축성 성분 및/또는 액체 위상의 수용성 성분을 포함할 수 있다.RELAP5-3D의 다차원 구성요소는 사용자가 LWR 시스템의 어떤 구성요소나 지역에서 나타날 수 있는 다차원 유동행동을 보다 정확하게 모델링할 수 있도록 개발되었다.일반적으로 이 영역은 LWR의 하부 플레넘, 코어, 상부 플레넘 및 하부 플레넘 영역이다.단, 모델은 일반적이며, 원자로 용기에 사용이 제한되지 않는다.구성요소는 1차원, 2차원 또는 3차원 볼륨 배열과 이를 연결하는 내부 결합을 정의한다.기하학은 카르테시안(x, y, z) 또는 원통형(r, q, z)일 수 있다.직교, 3차원 그리드는 3개의 좌표 방향 각각에서 메쉬 간격 입력 데이터에 의해 정의된다.[11]

다차원 요소의 기능성은 1990년대 초 사바나강 K 원자로 연구에 처음 적용된 이후 시험과 정교화가 진행되어 왔다.닫힌 형태 용액이 있는 검증 시험 사례 10개를 사용하여 보존 방정식의 수치 공식의 정확성을 입증한다.[3]

최근의 개발은 프로그래밍 언어를 FORTRAN 95로 업데이트하고 다차원 유체역학 모델에 점성 효과를 통합했다.현재 RELAP5-3D에는 다음과 같은 27가지 작동 유체가 포함되어 있다.

작동 유체는 단상, 2상 및 초임계 용도를 허용한다.

열 모델

RELAP5-3D에 제공된 열 구조물은 유체역학 부피의 고체 경계에서 전달되는 열을 계산할 수 있다.열 구조물의 모델링 기능은 일반적이며, 핵 또는 전기 난방이 있는 연료 핀 또는 플레이트, 증기 발생기 튜브를 통한 열 전달, 파이프 및 용기 벽으로부터의 열 전달이 포함된다.온도 의존적이고 공간 의존적인 열 전도성 및 체적 열 용량은 내장 데이터 또는 사용자가 제공한 데이터에서 표 또는 기능 형식으로 제공된다.또한 사용자가 전도율을 공급/관찰할 수 있는 복사/전도 인클로저 모델도 있다.[13]

제어 시스템

RELAP5-3D는 대수 방정식과 일반 미분 방정식으로 기술된 다른 현상을 포함하여 유체역학 시스템에 일반적으로 사용되는 제어 시스템을 모델링할 수 있도록 한다.각 제어시스템 구성요소는 변수를 시간-고급수량의 특정 함수로 정의한다. 이는 단순하고 기본적인 조작을 수행하는 구성요소로부터 제어 변수를 개발할 수 있다.

원자로 키네틱스

점 원자로 운동학 모델과 다차원 중성자 운동학 모델을 포함하는 두 가지 옵션이 있다.원자로 노심의 완전한 모델링이 가능하도록 유연 중성자 단면 모델과 제어봉 모델이 구현되었다.점 원자로 운동학 모델의 일부로 개발된 붕괴열 모델은 점 원자로 운동학 및 다차원 중성자 운동학 모델의 붕괴 출력을 계산하도록 수정되었다.[14]

최근 주요 업그레이드

정확한 검증 능력

검증은 (1) 프로그램이 설계 규격을 만족한다는 것을 보여주고, (2) 프로그램 계산을 분석 솔루션 및 제조 솔루션 방법과 비교함으로써 바로 구축되도록 보장한다.RELAP5-3D 순차적 검증은 코드 버전 간의 계산을 비교하기 위해 일차 변수의 극히 정확한 표현 파일을 작성하여 모든 변경 사항을 표시한다.입력 모델의 테스트 세트는 원자력 발전소 모델링을 위해 중요한 코드 기능을 연습한다.또한 이 검증 기능은 재시작과 백업과 같은 중요한 코드 기능이 제대로 작동하는지 테스트할 수 있는 수단을 제공한다.

시스템 모델링 기능 이동

지진 발생 시 선박, 항공기 또는 지상 원자로에서 발생할 수 있는 움직임 시뮬레이션 기능은 2013년 RELAP5-3D 릴리스에서 사용할 수 있게 된다.이 기능은 사용자가 기준 볼륨의 위치에 의해 암시된 원점에 대한 변환 변위 및 회전을 포함하여 입력을 통한 움직임을 시뮬레이션할 수 있다.과도 회전은 오일러 또는 피치-야우-롤 각도를 사용하여 입력할 수 있다.이 움직임은 사인 함수와 회전 각도 및 변환 변위의 표의 조합을 사용하여 시뮬레이션된다.중력 상수도 입력량이기 때문에 이 능력은 지구 표면에만 국한되지 않는다.RELAP5-3D는 우주선, 우주정거장, 달, 또는 다른 외계 생명체의 원자로 시스템을 모델링할 수 있게 해준다.

국제 RELAP5 사용자 그룹

국제 RELAP5 사용자 그룹(IRUG)에는 다섯 가지 수준의 회원 자격이 있다.각각 다른 수준의 복리후생과 서비스, 회비를 가지고 있다.[15]

회원들

풀 멤버 조직은 IRUG에 가능한 최고 수준의 참여다.회원은 소스 코드 형태로 RELAP5-3D 소프트웨어를 받는다.복사를 여러 번 할 수 있다.두 가지 수준의 멤버십을 사용할 수 있다.일반 및 "슈퍼 사용자".정기회원 조직은 모델노딩, 코드 사용권고, 디버깅, 결과 해석 등의 분야에서 최대 40시간의 당직 지원을 INL RELAP5 기술전문가로부터 받는다.슈퍼 유저는 최대 100시간의 직원 지원을 받는다.[16]

다중이용 참여자

다중이용 참여자는 코드를 사용해야 하지만 전체 회원의 모든 혜택을 필요로 하거나 바라지 않는 조직이다.참가자들은 실행 가능한 형태로만 RELAP5-3D 소프트웨어를 받는다.복사를 여러 번 할 수 있다.참가자들은 최대 20시간의 직원 지원을 받는다.[16]

단일 사용자 참여자

1회용 참가자는 한 번에 한 명씩 한 대의 컴퓨터에서 RELAP5-3D를 사용하는 것이 제한된다.이들은 RELAP5-3D 실행 코드를 수신하며 최대 5시간의 직원 지원을 받을 수 있다.[16]

대학교 참가자

대학 참가자는 교육 목적으로 RELAP5-3D 면허를 취득할 수 있다.[16]

교육 참가자

교육 참가자는 RELAP5-3D 코드에 대한 3개월의 1회용 라이센스와 최대 10시간의 직원 지원 또는 3개월의 다회용 라이센스와 최대 40시간의 당직 기술 지원을 받을 수 있다.고객의 필요에 따라 대안적인 준비가 이루어질 수 있다.이러한 수준의 참여는 교육 과정에 참여하는 데 관심이 있는 사람들을 위해 고안되었다.한 세트의 RELAP5-3D 교육 비디오가 포함되어 있다.[16]

주요 RELAP5-3D 릴리스

버전[17] 개봉일[17]
RELAP5-3D 1.0.0 1997년 7월 6일
RELAP5-3D 1.0.05 1997년 9월 19일
RELAP5-3D 1.0.08 1998년 9월 24일
RELAP5-3D 1.1.0 1998년 11월 23일
RELAP5-3D 1.1.7 1999년 8월 4일
RELAP5-3D 1.1.72 1999년 10월 28일
RELAP5-3D 1.2.0 2000년 5월 5일
RELAP5-3D 1.2.2 2000년 6월 26일
RELAP5-3D 1.3.5 [18] 2001년 3월 14일
RELAP5-3D 2.0.3 [19] 2002년 8월 21일
RELAP5-3D 2.2 [20] 2003년 10월 30일
RELAP5-3D 2.4 [21] 2006년 10월 5일
RELAP5-3D 3.0.0 [22] 2010년 11월 29일
RELAP5-3D 4.0.3 [17] 2012년 7월 12일
RELAP5-3D 4.1.3 [17] 2013년 10월 8일
RELAP5-3D 4.2.1 [1] 2014년 6월 30일
RELAP5-3D 4.3.4 2015년 10월 9일
RELAP5-3D 4.4.2 2018년 6월 25일

메모들

  1. ^ a b "RELAP5-3D Newsletters". Inl.gov. Retrieved 2014-10-16.
  2. ^ "??" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  3. ^ a b "rv1.book" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  4. ^ "RELAP5-3D". Inlportal.inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  5. ^ a b "RELAP5-3D HomePage File". Inl.gov. 2011-05-17. Retrieved 2012-11-26.
  6. ^ "SAN - Safety Assessment Network". San.iaea.org. Retrieved 2012-11-26.
  7. ^ "NE/RHP Computer Support". Engineering.oregonstate.edu. Retrieved 2012-11-26.
  8. ^ Uspuras, E.; Kaliatka, A.; Bubelis, E. (2004). "Annals of Nuclear Energy - Validation of coupled neutronic/thermal-hydraulic code RELAP5-3D for RBMK-1500 reactor analysis application". Annals of Nuclear Energy. 31 (15): 1667–1708. doi:10.1016/j.anucene.2004.06.002.
  9. ^ "Idaho National Laboratory - Technology Transfer - Technologies Available for Licensing". Inl.gov. Archived from the original on 2013-02-19. Retrieved 2012-11-26.
  10. ^ "Relap5-3D" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  11. ^ "Recent Hydrodynamics Improvements to the REFLAP5-3D Code" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  12. ^ "2002con1435.pdf" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  13. ^ "rv1.book" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  14. ^ "Rv2.book" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  15. ^ "RELAP5-3D International Users Group". Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  16. ^ a b c d e "RELAP5-3D Licensing Requests". relap53d.inl.gov. Retrieved 2018-02-21.
  17. ^ a b c d "RELAP5-3D Version Releases". Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  18. ^ "Release Notes for RELAP5-3D Version 1.3.5" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  19. ^ "Release Notes for RELAP5-3D? Version 2" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  20. ^ "Release Notes for RELAP5-3D Version 2.2" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.
  21. ^ "Release Notes for RELAP5-3D Version 2" (PDF). Retrieved 2012-11-26.
  22. ^ "Release Notes for RELAP5-3D Version 3.0" (PDF). Inl.gov. Retrieved 2012-11-26.

참조

  • J. A. Findley와 G. L. Sozi, "BWR Refuel-Reflood Program – Model Qualification Task Plan," EPRI NP-1527, NUREG/CR-1899, GEAP-24898, 1981년 10월.
  • T. M. 앙클람, R. J. 밀러, M. D.화이트의 "고압 및 저열유속 조건에서 불연속-번들 열전달 및 2상 혼합물 수준 실험", NUREG/CR-2456, ORL-5848, 오크리지 국립 실험실, 1982년 3월.
  • K. Carlson, R. R. Riemke, R. Wagner, J. Trapp, "3차원 모델링 추가", RELAP5/TRAC-B 국제 사용자 세미나, 바톤 루즈, LA, 1991년 11월 4~8일.
  • R. Riemke, "RELAP5 다차원 구성 모델", RELAP5/TRAC-B 국제 사용자 세미나, 바톤 루즈, LA, 1991년 11월 4~8일.
  • H. Finnemann과 A.갈라티, "NEACRP 3-D LWR 핵심 과도 벤치마크 – 최종 사양", NEACRP-L-335(개정 1) 1992년 1월.
  • K. Carlson, R. R. Riemke, R. Wagner, "Savannah River Site 열-유압 분석을 위한 RELAP5의 다차원 구성요소에 대한 이론 및 입력 요구사항," 1992년 7월, 아이다호 국립 공학 연구소의 EGR-EAST-9878.
  • K. 칼슨, C.츄, C.Davis, R. Martin, R. Riemke, R. Wagner, "Savannah River Site 열-유압 분석을 위한 RELAP5의 다차원 구성요소의 개발 평가", 1992년 7월 아이다호 국립 공학 연구소의 EGG-EAST-9803.
  • K. 칼슨, C.츄, C.데이비스, R. 마틴, R. 리엠케, R. 바그너, R. 디메나, G.테일러, V. 랜섬, J. 트랩, "LEAP5/MOD2.5에서의 다차원 구성 요소 평가", 제5차 원자로 열유압에 관한 국제 주제 회의의 진행, 1992년 9월 21일–24일 미국 유타주 솔트레이크 시티.
  • P. Murray, R. Dimenna, C. Davis, "RELAP5/MOD3의 3차원 유체역학 구성요소에 대한 수치적 연구", RELAP5 국제 사용자 세미나, 보스턴, MA, 미국, 1993년 7월.
  • G. Johnsen, "RELAP5의 3-D 유체 모델링의 현황 및 세부사항," Santa Fe, NM, 1993년 10월, Code Application and Maintenance Program Meeting, Santa Fe.
  • H. Finnan, 외 연구진, "LWR 핵심 과도 벤치마크 결과", 수학적 방법과 핵응용에서의 슈퍼컴퓨팅에 관한 국제공동회의의 진행, 제2권, 페이지 243, Kernforschungszentrum, 독일 칼스루헤, 1993년 4월.
  • A. S. 쉬에, V. H. 랜섬, R 크리슈나무르시, RELAP5/MOD3 코드 매뉴얼 6권: RELAP5/MOD3, NUREG/CR-5535, EG-2596, 1994년 10월.
  • C. Davis, 1998년 1월, 아이다호 국립 엔지니어링 연구소 INEEL-EXT-97-01325, "LOFT 테스트 L2-5의 데이터를 이용한 RELAP5 다차원 구성요소 모델 평가".
  • R. M. 알찰라비 외, "NESTLE: A Nodal Kinetics Code," 1993년 6월 68권 미국 핵 협회의 거래.
  • J. L. Judd, W. L. Weaver, T. Downar, J. G. Joo, "A Three Dimensional Nodal Neutron Kinetics Capability for RELAP5," Proceedings of the 1994 Topical Meeting on Advances in Reactor Physics, Knoxville, TN, April 11–15, 1994, Vol.II, 페이지 269–280.
  • E. Tomlinson, T. R. Lens, R. Coffield, "RELAP5/MOD3 다차원 구성요소 모델의 평가", RELAP5 국제 사용자 세미나, 볼티모어, MD, 8월 29일 – 1994년 9월 1일.
  • K. Carlson, 1997년 6월, 아이다호 국립 공학 연구소의 R5M3BET-001 "Semi-Implicit Scheme을 위한 1D - 3D Connection,"
  • A. Shieh, 1997년 6월, 아이다호 국립 공학 연구소의 R5M3BET-002 "거의 임피리얼리티 계획을 위한 1D에서 3D 연결"
  • J. A. Galbraith, G. L. Mesina, "RELAP5/RGUI 건축 프레임워크", 제8차 핵에너지 국제회의(ICONE-8)의 진행, 미국 볼티모어, MD, 2000년 4월 2-6일.
  • G. L. Mesina와 P. P. Cebull, "RELAP5-3D에서의 극한 벡터화", 2004년 5월 16일–21일 미국 TN 녹스빌 크레이 사용자 그룹의 Processions of the Cray User Group 2004.
  • D. P. 기옌, G. L. 메시나, J. M. 하이크스, "차세대 원전 분석을 위한 RELAP5-3D 재구성", 2006년 미국 원자력 협회의 거래, 2006년 6월 94일.
  • G. L. Mesina, "Reformulation RELAP5-3D in FORTRAN 95 and Results," Proceedings of the ASME 2010 Joint US-European Fluids Engineering Summer Meeting and 8th International Conference on Nanochannels Microchannels, and Minichannels, FEDSM2010-ICNMM2010, Montreal, Quebec, Canada, Aug 1-5, 2010.
  • RELAP5-3D 코드 개발 팀, RELAP5-3D 코드 설명서 I: 코드 구조, 시스템 모델 및 솔루션 방법, INL-EXT-98-00834-V1, 개정판 4.2, 아이다호 국립 연구소, 2014년 6월.
  • The RELAP5-3D Code Development Team, RELAP5-3D Code Manual Volume II: User’s Guide and Input Requirements, INEEL-EXT-98-00834, Revision 4.2, Section 8.7, Idaho National Laboratory, PO Box 1625, Idaho Falls, Idaho 83415, June, 2014.
  • The RELAP5-3D Code Development Team, RELAP5-3D Code Manual Volume II: User’s Guide and Input Requirements, Appendix A, INEEL-EXT-98-00834, Revision 4.2, Idaho National Laboratory, PO Box 1625, Idaho Falls, Idaho 83415, June, 2014.
  • RELAP5-3D 코드 개발 팀, RELAP5-3D 코드 설명서 III: 개발 평가, INL-EXT-98-00834, 개정판 4.2, 2014년 6월.
  • RELAP5-3D 코드 개발 팀, RELAP5-3D 코드 설명서 IV: 모델 및 상관 관계, INL-EXT-98-00834, 개정판 4.2, 2014년 6월.
  • RELAP5-3D 코드 개발 팀, RELAP5-3D 코드 설명서 V: 사용자 지침, INL-EXT-98-00834, 개정판 4.2, 2014년 6월.
  • G. L. Mesina, D. L. Aumiller, F. X. Buschman, "RELAP5-3D의 자동화된 고도로 정확한 검증", ICONE22-3115, 2014년 7월 7~11일 체코 프라하에서 열린 제22차 원자력 공학 국제회의의 진행.

외부 링크