TRISTAN堆芯數據庫處理軟件開(kāi)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(guò)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堆芯數據庫與下游軟件接口不兼容，導致無(wú)法計算。

　　因此本文針對TRISTAN堆芯數據庫結構及語(yǔ)法進(jìn)行分析，相應開(kāi)發(fā)TRISTAN堆芯數據庫處理軟件，實(shí)現了全堆芯建模所生成的TRISTAN堆芯數據庫與下游軟件的兼容。

　　1 引言

　　壓水堆堆芯設計軟件SCIENCE程序包是由法國AREVA技術(shù)轉讓?zhuān)�該程序包由法國CEA(法國原子能委員會(huì ))和AREVA公司共同開(kāi)發(fā)。

　　SCIENCE軟件系統的英文全名為“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)設計工作，目前是中廣核集團在堆芯工程設計與燃料管理方面主要使用的軟件。

　　破損組件若不能修復后再使用，會(huì )給電廠(chǎng)造成一定的經(jīng)濟損失，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(chēng)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(shí)所生成的TRISTAN堆芯數據庫與下游軟件接口不兼容，無(wú)法開(kāi)展進(jìn)一步分析。

　　因此需要開(kāi)發(fā)TRISTAN堆芯數據庫處理軟件，實(shí)現全堆芯數據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堆芯數據庫解讀及軟件開(kāi)發(fā)

　　TRISTAN堆芯數據庫格式與一般Oracle，Sybase， Informix， MySql數據庫格式不同，調用方法也不一致，因此在開(kāi)始軟件TRISTAN堆芯數據庫處理軟件開(kāi)發(fā)前，首先需完全解讀TRISTAN堆芯數據庫格式。

　　2.1 數據庫解讀

　　TRISTAN堆芯數據庫以不同燃耗步分段，每段交叉著(zhù)1維、2維、3維等多種數據結構，記錄著(zhù)堆芯水密度、燃耗、中子通量、控制棒棒位等大量信息，其中最復雜的是記錄堆芯燃料組件區域燃耗、中子通量等參數的三維數據。

　　在SCIENCE中全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯數據庫將三維堆芯徑向分為34*34共1156子區域，數據庫中針對157根燃料組件設計的燃耗分布如圖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(shí)活性區用“燃料組件編號+燃耗值”表示。

　　2.2 軟件開(kāi)發(fā)

　　由于TRISTAN堆芯數據庫數據量大且不固定，因此需要數據庫處理軟件相應有較好的靈活性，同時(shí)由于TRISTAN堆芯數據庫處理軟件研發(fā)目標為工程應用，所以TRISTAN堆芯數據庫處理軟件必須有較快的海量數據挖掘能力。

　　經(jīng)過(guò)廣泛的調研，PERL語(yǔ)言靈活可靠，可以快速設計，編寫(xiě)，調試和部署，并且十分適用于數據庫與文本處理，能夠從海量的數據庫中挖掘整理信息[1]，因此基于PERL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)數據庫處理軟件。

　　2.2.1 哈希數據表

　　軟件采用預定義哈希數據控制表，并采用“鍵-值”對應的方式控制軟件活動(dòng)[2]，從而實(shí)現對軟件流程的靈活控制管理，同時(shí)提高軟件的擴展性和修改，針對堆芯數據庫的每一物理信息數據庫均設置相應的讀取和處理方法和輸出格式。

　　2.2.2 TRISTAN堆芯數據庫處理軟件流程

　　軟件運行流程如圖1所示，軟件遍覽TRISTAN堆芯數據庫，一旦在讀取數據庫的過(guò)程中發(fā)現關(guān)鍵詞，則根據預定義的轉化處理方法和輸出要求輸出到新的數據庫中，這樣可以達到邊讀數據庫邊處理的效果，并且在算法上提高了軟件的處理速度。

　　3 建模及驗證分析

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

　　然后建立三維細網(wǎng)節塊法燃耗結果，并轉化為T(mén)RISTAN堆芯數據庫用于下游一維計算，并產(chǎn)生1D ARO燃耗史庫以及計算出堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz。

　　圖1 TRISTAN堆芯數據庫處理軟件運行流程

　　采用未換鋼棒的堆芯模型，分別采用四分之一堆芯TRISTAN堆芯數據庫和旋轉對稱(chēng)全堆芯數據庫經(jīng)軟件轉化后生成的TRISTAN堆芯數據庫作為輸入。

　　然后對比兩個(gè)數據庫輸入下SCIENCE計算得到的堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz [3]，對比結果如圖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(xiàn)功率;

　　Pav——堆芯平均線(xiàn)功率密度。

　　(a)軸向偏移AO

　　(b)軸向功率峰因子Fz

　　圖2 旋轉對稱(chēng)全堆芯與四分之一堆芯數據庫輸出

　　理論上旋轉對稱(chēng)的全堆芯數據與四分之一堆數據描述相同的堆芯信息，堆芯狀態(tài)應一致，軟件輸出結果符合理論預期，兩個(gè)模型計算數據高度吻合，說(shuō)明軟件計算正確。

　　4 結果與展望

　　本文對TRISTAN堆芯數據庫架構和特殊符號含義進(jìn)行了解讀，基于PERL語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成TRISTAN堆芯數據庫處理軟件，并將該軟件完全耦合入SCIENCE程序包中。

　　通過(guò)建模驗證分析，驗證在全堆芯對稱(chēng)情況下，軟件輸出結果與四分之一堆芯建模輸出基本一致，符合理論預期，同時(shí)證明TRISTAN數據庫軟件可用，并和下游軟件完全耦合，初步實(shí)現換鋼棒組件再入堆堆芯一維軸向參數變化的計算分析。

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