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【月度聚焦】核电追梦 青春无悔
文章来源:中国核工业杂志 日期:2016年12月15日


——“华龙一号”LOCA最佳估算方法与保守性评价研究纪实

  2015年9月,中国核动力研究设计院设计所热工水力及安全分析室积极响应中核集团“共筑中核梦,青春勇担当——青年突击队在行动”活动的号召,组织成立“对抗极限——华龙一号失水事故(LOCA)最佳估算分析方法建立与保守性评价”青年突击队。LOCA是最重要的设计基准事故之一,其分析方法是安全分析最重要的部分。相比二代核电,作为三代核电的国产品牌——“华龙一号”改进系统设计,以前的安全分析方法适用性亟待评价,因此“华龙一号”中设计基准事故的分析方法,尤其是LOCA的分析方法更是备受瞩目。

  为建立“华龙一号”LOCA分析方法,青年突击队成员夜以继日,在建立新方法的道路上不断摸索。他们从现象、方法、模型三个层次出发,调研收集大量国外相关实验数据,完成了“华龙一号”的失水事故现象识别与分级表的建立,关键热工水力模型对于“华龙一号”的适用性分析,新建立分析方法不确定性研究等工作,最终完成了“华龙一号”LOCA事故的最佳估算分析方法的建立与评价,解决了多个技术难点,获得项目部与环境保护部核与辐射安全中心的一致认可,为整个项目的推动奠定坚实的基础,对于“华龙一号”的设计与安全分析具有非常重要深远的意义。

  受命于危难际奋起而勇进

  2011年日本福岛核事故的发生再次警醒了世人对于核电站安全的认识,系统安全设计需要革新性改进势在必行。此时非能动设计先进概念的引进和消化吸收极大增强了核动力院核电设计中安全系统抵抗事故工况的能力,为新堆型的安全设计改进奠定了基础。

  针对设计基准事故建立适用于“华龙一号”的安全分析方法势在必行,尤其是LOCA分析方法更是万众关注的焦点,环境保护部核与辐射安全中心、国核软件研发中心等机构的专家组成了软件适用性、实验充分性专项审查小组开设了安审专项。

  “华龙一号”LOCA分析涉及知识面非常广泛,包括两相流动模型的适用性评价、电厂模型的建立与分析计算、抽样参数的选取等。由于“华龙一号”的系统设计与二代大不相同,设计团队必须从LOCA相关的基本现象出发,借鉴二代核电的LOCA分析方法,结合“华龙一号”改进的安全系统设计,大量调研相关资料,完成分析、计算、验证等过程,一步一步奠定通往成功的阶梯。

  攻坚克难鏖战在工作前沿

  面对“华龙一号”失水事故这块硬骨头,青年突击队攻坚克难,逐步建立LOCA分析方法并加以验证。

  青年突击队队长陈伟,刚进入而立之年就被委以重任。根据调研结果制定总体方案策划、统筹整个青年突击队的工作安排与进度、承担大破口LOCA现象重要度分析和不确定分析的计算工况选取等工作。在现象重要度和模型适用性研究中,突击队成员们在很短时间内梳理出“华龙一号”关键部件涉及的高重要度现象,建立庞大的验证评价矩阵,涉及复杂的流动换热机理。模型适用性评价过程中,每一个模型的验证需要大量实验数据支撑,相关实验资料的匮乏使得进展困难重重。面对众多的难点难题,青年突击队的成员群策出力。

  为确定新建立的分析方法是否保守,突击队成员们结合已有的工程评价技巧,经过长时间讨论,提出了对于LOCA分析方法进行双95%不确定性研究。这是首次以“华龙一号”为对象进行验证,属于一项全新的挑战。队员们秉承敏而好学、求实向上的品质,挤出时间学习抽样技术和统计方法的相关知识,不断摸索、学习、修正。不确定性分析中包括70多个关键参数,涉及几百种工况,每一种工况计算量非常大。队员们在保证准确性的前提下另辟蹊径,编写批处理文件进行计算。在一个多月的时间内顺利完成几百组工况的计算,完成LOCA分析方法的保守性验证,最终圆满解决“华龙一号”失水事故最佳估算分析方法的建立与保守性评价这一难题。

  这支青年突击队敢挑重担,不骄不躁,顶得住压力,静得下心,在短时间内高质量地完成了所有的任务。为了在时间节点前完成任务,哪怕家庭压力再大,哪怕攻坚项目难度再大,哪怕时间再紧迫,他们都没有退却,加班加点已成常态。

  李仲春,2015年7月清华大学博士毕业后加入了这支团队。虽然是刚入职的新员工,但工作踏实、个人能力强,在“华龙一号”LOCA分析工作中发挥着应有的作用。在“华龙一号”LOCA分析双95%论证中,由于计算工况和涉及参量很多,每一种工况的计算流程非常复杂,因此整个分析工作的计算量十分庞大,这对于队员们来说无疑是身体与精神的双重压力。由于数据处理过程具有重复性,李仲春根据数据文件的属性编写计算流程控制文件,对于数据文件进行批处理,实现计算流程自动化以及各步骤间重要参量传递处理,无需手动进行敏感性分析参量的修改,大大缩减了计算时间,提高了效率。

  回首过往,最大的辛苦,再多的磨难,作为核动力事业研究者,他们都不曾畏惧;遥望未来,尽管前方道路漫漫,他们仍然砥砺前行。(作者系中国核动力研究设计院刘卢果)

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