Пакет прикладных программ моделирования ядерно-энергетических систем: обзор функционала и примеры применения

20.06.2022 2022 - №02 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

А.А. Андрианов И.С.Купцов Т.А. Осипова А.А. Спиридонова О.Н. Андрианова Т.В. Утянская

https://doi.org/10.26583/npe.2022.2.14

Приводится краткое описание функциональных возможностей пакета прикладных программ моделирования ядерно-энергетических систем (ППМ ЯЭС), включая список объектов моделирования, ключевые приближения, области применения. ППМ ЯЭС состоит из следующих основных модулей: NUDAPS (подготовка одногрупповых нейтронных сечений, усредненных по стандартизированным и/или задаваемым пользователем спектрам нейтронов), NUCLEX (инструмент расчета эволюции нуклидного состава и характеристик ядерного топлива в реакторах и во внешней части топливного цикла), NUCAB (корректировка изотопного состава топлива и нейтронного потока в случае необходимости расчетного описания работы реактора на новом изотопном составе ядерного топлива), FANES (оценка материальных потоков и потребностей в услугах топливного цикла в сценариях развития ядерной энергетики), ECNES (оценка показателей экономической эффективности сценария развития ядерной энергетики). Каждый из модулей представляет собой самостоятельное расчетное средство, которое может использоваться независимо, а может быть интегрировано в состав программных средств технико-экономического моделирования ядерно-энергетических систем. В каждом модуле реализованы различные расчетные модели, что позволяет проводить оценку методической составляющей неопределённости расчета в задачах системного моделирования, и функционал оценки влияния неопределённостей исходных данных на результирующие показатели. Приводится ряд примеров применения ППМ ЯЭС.

Ссылки

1. Silvennoinen P. Nuclear fuel cycle optimization: methods and modelling techniques. – New York, Pergamon Press Publ., 1982. – 138 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-027310-5.50006-0 . ISBN 978-1-4831-4554-9.
2. Клименко А.В. Математическая модель оптимизации энергосистемы и ее применение: Монография. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 292 с.
3. Муравьев Е.В. Системные исследования в обоснование стратегии развития ЯЭ. – М.: АО «НИКИЭТ», 2019. – 412 с.
4. Brown N.R., Carlsen B.W., Dixon B.W. et al. Identification of fuel cycle simulator functionalities. // Annals of nuclear energy. – 2016. – Vol. 96. – PP. 88-95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2016.05.027 .
5. Андрианов А.А., Гурин А.В., Дырда Н.Д. и др. Программные комплексы технико-экономического моделирования ядерно-энергетических систем: текущее состояние и перспективы развития. // Атомная энергия. – 2020. – Т. 128. – Вып. 6. – С. 344-352.
6. Андрианов А.А., Андрианова О.Н., Купцов И.С. NUCLEX (Nuclide Evolution Explorer) -программное средство для расчета эволюции нуклидного состава и характеристик ядерного топлива в реакторах и во внешней части ядерного топливного цикла. Депонированная рукопись № 3-В2021. – М.: ВИНИТИ РАН, 2021. – 40 c.
7. Андрианов А.А., Андрианова О.Н. NUDAPS (Nuclear Data Processing Spreadsheets) – программное средство для вычисления значений и погрешностей тепловых нейтронных сечений, резонансных интегралов и малогрупповых нейтронных сечений. Депонированная рукопись № 4-В2021. – М.: ВИНИТИ РАН, 2021. – 72 с.
8. Андрианов А.А., Андрианова О.Н., Купцов И.С. FANES (Material Flow Analysis Data Integrator for Nuclear Energy System) – программное средство моделирования динамики движения ядерных материалов в топливном цикле ядерно-энергетической системы. Депонированная рукопись № 51-В2021. – М.: ВИНИТИ РАН, 2021. – 50 с.
9. Андрианов А.А., Андрианова О.Н. NUCAB (Nuclide Composition Adjustment and Blending Tool) – программное средство корректировки обогащения ядерного топлива в реакторе при изменении изотопного состава тяжелых ядер. Депонированная рукопись № 52-В2021. – М.: ВИНИТИ РАН, 2021. – 31 с.
10. Андрианов А.А. ECNES (Economic Assessment Tool for Nuclear Energy System) – программное средство для оценки показателей экономической эффективности сценария развития ядерно-энергетической системы. Депонированная рукопись № 50-В2021, 2021. – 47 c.
11. ПО для работы с электронными таблицами MS Excel. Электронный ресурс: https://www.microsoft.com/ru-ru/microsoft-365/excel (дата доступа 10.01.2022).
12. Инженерное математическое ПО Mathcad. Электронный ресурс: https://www.mathcad.com/ru (дата доступа 10.01.2022).
13. Инструмент для моделирования Stella Architect. Электронный ресурс: https:// www.iseesystems.com/store/products/stella-architect.aspx (дата доступа 10.01.2022).
14. Modelling nuclear energy systems with MESSAGE: A Users’ Guide, IAEA Nuclear Energy Series No. NG-T-5.2, Vienna, 2016. Электронный ресурс: https://www.iaea.org/publications/10861/modelling-nuclear-energy-systems-with-message-a-users-guide (дата доступа 10.01.2022).
15. INPRO methodology for sustainability assessment of nuclear energy systems: Economics. INPRO manual, IAEA Nuclear Energy Series NG-T-4.4, 2014. Электронный ресурс: https://www.iaea.org/publications/10604/inpro-methodology-for-sustainability-assessment-of-nuclear-energy-systems-economics (дата доступа 10.01.2022).
16. Nuclear fuel cycle simulation system: Improvements and applications, IAEA-TECDOC-1864, IAEA, Vienna, 2019. Электронный ресурс: https://www.iaea.org/publications/13502/nuclear-fuel-cycle-simulation-system-improvements-and-applications (дата доступа 10.01.2022).
17. Алтынникова У.Ф., Дырда Н.Д., Макеева И.Р. и др. Верификация программных средств технико-экономического моделирования ядерно-энергетических систем: результаты и рекомендации // Атомная энергия. – 2021. – Т. 131. – Вып. 4. – С. 192-199.
18. Андрианов А.А., Догов А.А., Коровин Ю.А., Купцов И.С. Подход к определению оптимальной стратегии ядерной трансмутации // Ядерная физика и инжиниринг. – 2014. – Т. 5. – № 2. – С. 122. DOI: https://doi.org/10.1134/S2079562914010011 .
19. Andrianov A.A. et al. A scenario study on the transition to a closed nuclear fuel cycle using the nuclear energy system modelling application package (NESAPP). // EPJ Nuclear Sci. Technol. – 2022 – Vol. 8. – No. 2. – P. 11. DOI: https://doi.org/10.1051/epjn/2021029 .
20. Андрианов А.А., Ковганко Д.В. Прогнозирование удельных дисконтированных затрат на производство электроэнергии на АЭС с различными типами ядерных реакторов // Вестник НИЯУ МИФИ. – 2020. – Т. 9. – № 4. – С. 368-375. DOI: https://doi.org/10.1134/S2304487X20040033 .

ядерно-энергетическая система ядерный топливный цикл динамическое моделирование сценарный анализ анализ материальных потоков экономический анализ

Ссылка для цитирования статьи: Андрианов А.А., Купцов И.С., Осипова Т.А., Спиридонова А.А., Андрианова О.Н., Утянская Т.В. Пакет прикладных программ моделирования ядерно-энергетических систем: обзор функционала и примеры применения. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2022. – № 2. – С. 148-160. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2022.2.14 .