Модернизация субканальной теплогидравлической программы SC-INT

10.12.2025 2025 - №04 Теплофизика и теплогидравлика

Е.А. Вертиков К.В. Запоржин Д.А. Олексюк В.А. Хамаза А.М. Худыкин М.А. Глазов О.Н. Морозкин

https://doi.org/10.26583/npe.2025.4.03

Представлены основные результаты цикла работ по модернизации исходного кода программы для ЭВМ SC-INT, предназначенной для проведения субканальных (поячейковых) теплогидравлических расчетов активных зон водоохлаждаемых ядерных реакторов. Кратко приводится математический аппарат программы, включая способ выделения элементарных объемов в пространстве, дискретный аналог основных законов сохранения, образующих систему нелинейных уравнений, а также способ ее решения. Детально описывается пройденный путь по внутренней модернизации программы – отказ от устаревших конструкций языка программирования Fortran, переход к структурно-ориентированному подходу написания исходного кода, разработка модульной архитектуры, а также реализация альтернативного численного алгоритма решения основной системы нелинейных уравнений с использованием библиотеки PETSc. В качестве примера возможностей программы SC-INT, появившихся после вышеописанных модернизаций, приводятся результаты теплогидравлического расчета в мелкосетчатом приближении полномасштабной активной зоны реактора ВВЭР-1000, набранной из тепловыделяющих сборок различного конструктивного исполнения – с установленными решетками-интенсификаторами типа «Вихрь» и «Прогонка» и без них. Демонстрируется, что достигнутые в ходе моделирования полномасштабной активной зоны невязки по основным параметрам теплоносителя совпадают по порядку с соответствующими величинами, характерными для расчетов малостержневых экспериментальных моделей ТВС. Проведение теплогидравлических расчетов полномасштабных активных зон в субканальном приближении открывает возможность для разработки связанных программных комплексов, предназначенных для улучшенной оценки хода протекания мультифизических процессов в активных зонах водоохлаждаемых ядерных реакторов.

Ссылки

1. Олексюк Д.А. Разработка и экспериментальное обоснование программы для поячейкового теплогидравлического расчета активных зон реакторов типа ВВЭР (диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук 05.14.03). Москва, 2002, 194 с.
2. Kobzar L.L., Oleksyuk D.A., Semchenkov Y.M. Experimental and computational investigations of heat and mass transfer of intensifier grids. Kerntechnik. 2015;80(4):349–358. DOI: https://doi.org/10.3139/124.110508
3. SC-INT. Аттестационный паспорт программы для электронных вычислительных машин № 578 от 31.03.2023.
4. Теплопередача в двухфазном потоке (Под ред. Д. Баттерворса и Г. Хьюитта). М.: Энергия, 1980, 328 с.
5. Avramova M.N., Salko R.K. et al. CTF theory manual. ORNL/TM-2016/430, USA, 2016. DOI: https://doi.org/10.2172/1340446
6. Liu A., Yang B. W., Han B., Zhu X. Turbulent mixing models and other mixing coefficients in subchannel codes – a review part A: single phase. Nuclear Technology. 2020;206(9):1253–1295. DOI: https://doi.org/10.1080/00295450.2020.1792753
7. Вертиков Е.А., Олексюк Д.А., Зубков А.Г., Малютин М.А. К вопросу о валидации поячейковых кодов для расчета активных зон реакторов типа ВВЭР. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2025;1:232–244. EDN: MSMICP.
8. Balay S. et al. PETSc/TAO Users Manual Revision 3.19. Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States), 2023, № ANL-21/39.
9. Олексюк Д.А., Вертиков Е.А. Подходы к валидации ячейковых расчетных программ, используемых для обоснования теплотехнической надежности АЗ ВВЭР, и проблемы обоснования их погрешностей. Технологии обеспечения жизненного цикла ядерных энергетических установок. 2025;1(39):10–26. EDN: RDPYPX.
10. Кобзарь Л.Л., Олексюк Д.А. Экспериментальные исследования эффективности дистанционирующих решеток-интенсификаторов тепломассообмена. Атомная энергия. 2018;125(5):258–263. EDN: YPLNDF.
11. Крапивцев В.Г., Солонин В.И. Модельные исследования гидродинамики потока теплоносителя на входе в активную зону ВВЭР-1000. Атомная энергия. 2021;130(1):14–20. EDN: KRTCHT.
12. Lizorkin M.P., Gordienko P.V., Kalugin M.A., Kotsarev A.V., Oleksyuk D.A. Development of codes and KASKAD complex. Kerntechnik. 2015;80(4):314–320. EDN: UZZKIV. DOI: https://doi. org/10.3139/124.110503
13. Перепелица Н.И. Решетки со смесительными элементами для ТВС ВВЭР. Атомная энергия. 2020;128(3):123–130. EDN: BVECDM.
14. Зубков А.Г., Олексюк Д.А., Вертиков Е.А., Носков А.С. Методики расчета величины КТП в реакторах с водой под давлением и оценка возможности ее определения с помощью феноменологических моделей кризиса теплоотдачи. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2025;2:317–353. EDN: WLPLCW.

программная архитектура субканальный метод метод контрольных объемов теплогидравлический расчет активная зона ВВЭР

Ссылка для цитирования статьи: Вертиков Е.А., Запоржин К.В., Олексюк Д.А., Хамаза В.А., Худыкин А.М., Глазов М.А., Морозкин О.Н. Модернизация субканальной теплогидравлической программы SC-INT. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2025. – № 4. – С. 29-43. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.4.03 .