Программные средства, применяемые для анализа и обоснования безопасности атомной электростанции в части нейтронно-физических вычислений

УДК 519.87
Авторы Третьякевич Сергей Станиславович
Сперанский Филипп Александрович
Аннотация Представлен обзор нейтронно-физических программных средств различных стран, используемых для анализа и обоснования безопасности блока АЭС, в том числе для определения параметров активной зоны блока АЭС в различных режимах эксплуатации, расчета топливной кампании, выгорания ядерного топлива и т. д. Рассмотрены программные средства для создания библиотек малогрупповых констант, включающих нейтронные макроскопические сечения элементов активных зон ядерных реакторов в зависимости от физических характеристик ядерного реактора, программы-имитаторы активных зон ядерных реакторов для сравнительно быстрых вычислений нейтронно-физических характеристик на основе предварительно подготовленной библиотеки малогрупповых констант, и прецизионные программы на основе метода Монте-Карло. Предложены программные средства для проведения нейтронно-физических расчетов ядерных реакторов Белорусской АЭС эксплуатирующей организацией и регулирующим органом и его организациями технической поддержки.
Ключевые слова атомные электростанции, анализ безопасности, обоснование безопасности, ядерный реактор, активная зона, нейтронно-физические расчеты, программные средства, безопасность атомных электростанций
  Литература
1. Система PRIS МАГАТЭ // Ресурс МАГАТЭ PRIS посвященный опыту эксплуатации АЭС в мире [Электронный ресурс]. Режим доступа – https://www.iaea.org/PRIS/. – Дата доступа 19.06.2017.
2. Калугин, М.А. Развитие прецизионных и инженерных методов и программ расчета ядерных реакторов с использованием алгоритмов Монте-Карло: дис. … докт. тех. наук: 05.13.18 / М.А. Калугин. – М., 2009. – 295 л.
3. Курченоков, А.Ю. Программа ТВС-М. Описание алгоритма и инструкция для пользователей. / А.Ю. Курченоков, С.Н. Большагин – Отчет РНЦ КИ, инв. № 32/1-18-203 от 21.04.2003. – М., 2003.
4. Программа ТВС-М (версия 1.4). Аттестационный паспорт программного средства. Регистрационный номер ПС в ЦЭП № 611 от 31.07.2006. Регистрационный номер паспорта регистрации ПС № 239 от 23.09.2008 / Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому иа томному надзору. – М., 2008.
5. Абагян, Л.П. Аннотация пакета программ и библиотек CROSS / Л.П. Абагян, B.B. Тебин, М.С. Юдкевич // ВАНТ, Сер. Физика и техника ядерных реакторов, 1985, вып. 4. – С. 44-45.
6. Гомин, Е.А. Аннотация программы ТЕРМАК / Е.А. Гомин, Г.Ф. Лиман, Л.В. Майоров // ВАНТ, Сер. Физика и техника ядерных реакторов, 1985, вып. 4. – С. 53-55.
7. Белоусов, Н.И. Программа UNK для детального расчета спектра нейтронов в ячейке ядерного реактора / Н.И. Белоусов, В.Д. Давиденко, В.Ф. Цибульский. – ИАЭ-6083/4. – М.: Рос. науч. центр «Курчат. ин-т», 1998.
8. Библиотека оцененных ядерных данных ENDF/B-VII // Лос-Аламосская национальная лаборатория [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://t2.lanl.gov/data/endf/decay VII.1.html. – Дата доступа: 20.06.2017.
9. Villarino, E.A. HELIOS: Angularly Dependent Collision Probabilities / E.A. Villarino, R.J.J. Stamm'ler, A.A. Ferri, J.J. Casal. – Nucl. Sci, Eng., 112, 16-32 1992.
10. MacFarlane, R.E. The NJOI Nuclear Data Processing system, Version 91 / R.E. MacFarlane, D.W. Muir. – LA-12740-M, Los Alamos National Laboratory, 1994.
11. Murphy, B.D. Simulation of Low-Enriched Uranium (LEU) Burnup in Russian VVER Reactors with the HELIOS Code Package / B.D. Murphy, J. Kravchenko, A. Lazarenko, A. Pavlovitchev, V. Sidorenko, A. Chetverikov. – ORNL/TM-1999/168, 1999.
12. Stammler, J.J. Casal HELIOS: Geometric capabilities of a new fuel-assembly programm / J.J. Stammler, E.A. Villarino, A.A. Ferri J.J. – Pittsburg: Proc. International topical meeting on advances in mathematics, computations and reactor physics, 1991.
13. Askew, J.R. A general description of lattice code WIMS / J.R. Askew, F.J. Fayers, P.B. Kemshell // Journal of the British nuclear energy society, 1966. – Vol. 5. Pp. 564-585.
14. Askew, J.R. A General Description of the Code WIMS / J.R. Askew, F.L. Fayers, P.B. Kemshell. – Journal of British Nucl. Energy Soc., 1966. – p.564.
15. Halsall, M.J. A Summary of WIMSD4 Input Options / M.J. Halsall – AEEW-M 1327, Reissued, 1980.
16. Newton, T.D. The next generation WIMS lattice code: WIMS9 / T.D. Newton, J.L. Hutton. – Physor, Japan, 2002.
17. Powney, D.J. Overview of the WIMS9 resonance treatment / D.J. Powney, T.D. Newton. – ANSWERS/WIMS/TR, 26 Issue, a report produced for ANSWERS, 2004.
18. A modular scheme for neutronics calculations – ANSWERS Software Service WIMS / user guide for version 8: report ANSWERS/WIMS(99)9 – s.l., 1999.
19. WIMSD5 Determenistic Code System for Reactor-Lattice Calculations // RSICC COMPUTER CODE COLLECTION – OAK RIDGE National Laboratory, 1997.
20. Николаев, М.Н. Валидация комплекса программ WIMS-ABBN для нейтронно-физических расчетов реакторов типа ВВЭР / М.Н. Николаев, Г.М. Жердев, А.М. Цибуля. – Отчет ФЭИ, Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации. – Физико-энергетический институт», Обнинск, 1997.
21. Жердев, Г.М. Комплекс программ WIMS/ABBN: Описание применения, результаты верификации, инструкция пользователя // Г.М. Жердев, С.В. Забродская, В.Н. Кощеев, А.М. Цибуля. – Отчет ФЭИ, Инв. № 10345, ФЭИ 2000.
22. Программа WIMS-D на ЭВМ ЕС-1040 // Отчет Института атомной энергии им. Курчатова [Текст], инв. № 35/90479, 1979.
23. Абагян, Л.П. Групповые константы для расчета ядерных реакторов [Текст] / Л.П. Абагян, Л.О. Базазянц, И.И. Бондаренко – М.: Атомиздат, 1964.
24. Абагян, Л.П. Групповые константы для расчета реакторов и защиты / Л.П. Абагян, Н.О. Базазянц, М.Н. Николаев, A.M. Цибуля. – М.: Энергоиздат, 1981.
25. Мантуров, Г.Н. Система групповых констант БНАБ-93 / Г.Н. Мантуров, М.Н. Николаев, А.М. Цибуля. – Верификационный отчет. М.ЦНИИАИ, 1995.
26. Мантуров, Г.Н. Ядерные константы для расчета нейтронных полей и фотонных полей излучения / Г.Н. Мантуров, М.Н. Николаев, А.М. Цибуля // ВАНТ. Сер.: Ядерные константы, 1996, вып. 1, 1996. – С. 59.
27. Кощеев, В.Н. Библиотека оцененных нейтронных данных ФОНД-2.2 / В.Н. Кощеев, М.Н. Николаев, Ж.А. Корчагина, Г.В. Савоськина // ВАНТ. Сер.: Ядерные константы, вып. 2, 2000.
28. Rhodes, J., Edenius, M. CASMO-4, a fuel assembly burnup program, user’s manual // Studsvik of America, SSP-01/400 Rev 4, 2001.
29. Rhodes, J. CASMO-5 development and applications / J. Rhodes, K. Smith, D. Lee, Z. Xu. – Physor, Vancouver, Canada, 2006.
30. Smith, K., Rhodes, J. CASMO-4 Characteristic Methods for Two-dimensional PWR and BWR Core Calculations // Trans. Am. Nuc. Soc. 83, 322, 2000.
31. Marleau, G. A user's guide for DRAGON // IGE-174, Rev.3, Ecole Polytechnique de Montreal, 1997.
32. Grundmann, U., Rohde, U. DYN3D, Version 3.2, Code for calculation of transient in Light Water Reactors (LWR) with Hexagonal or Quadratic Fuel Elements. Description of Models and Methods / U. Grundmann, U. Rohde, S. Mittag, S. Kliem. – Report FZR-434, Rossendorf, 2005.
33. Никонов, С.П. Использование комплекса программ ATHLET/BIPR-VVER для моделирования эффектов перемешивания теплоносителя в корпусе реактора / С.П. Никонов, M.П. Лизоркин, А.В. Коцарев. – Москва,2006.
34. Nikonov, S. ATHLET_BIPR8KN application for a realistic core calculations. / Nikonov S., Velkov K., Langenbuch S., Lizorkin M. – Working Groop D Meeting Report, Obninsk, 2006.
35. Комплекс программ КАСКАД. Программа БИПР-7А. Описание алгоритма. Описание применения. // Отчет о научно-исследовательской работе РНЦ КИ, инв. № 32/1-52-402, 2002.
36. Томилов, М.Ю. Комплекс программ КАСКАД. Инструкция по использованию графического интерфейса комплекса КАСКАД / М.Ю. Томилов, Н.А. Бычкова, Е.К. Косоуров // Отчет РНЦ КИ, инв. №?32/1-51-402 от 28.11.2002, 2002.
37. Болыпагин, С.Н. и др. Программа БИПР-7А (версия 1.2). Описание применения // Отчет РНЦ «Курчатовский институт» № 32/1-54-97, 1997.
38. Болобов, П.А. Программа ПЕРМАК-3D. Описание алгоритма. Описание применения // Отчет РНЦ КИ инв.№ 32/1-61-103, 2003.
39. Программа БИПР-7А (версия 1.5). Аттестационный паспорт программного средства. Регистрационный номер ПС в ЦЭП при РНК КИ № 613 от 31.07.2006. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС № 241 от 23.09.2008. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. – М.: 2008.
40. Программа ПЕРМАК-А (версия 1.5). Аттестационный паспорт программного средства. Регистрационный номер ПС в ЦЭП при РНК КИ №240 от 23.09.08.
41. Тебин, В.В., Обухов, В.В. Проект пакета программ САПФИР для решения задач расчета ячейки реактора. / В.В. Тебин, В.В. Обухов, В.К. Сергеев, А.С. Иванов // ВАНТ Физика и техника ядерных реакторов, вып. 4. – М.: 1985. – С. 68-71.
42. Программа САПФИР_95.1 с библиотекой констант БНАБ-78/С-95. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС № 205 от 15.12.2005. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. – М.: 2005.
43. Комплекс программ САПФИР_95&RC_BBЭP. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС № 206 от 15.12.2005. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. – М.: 2005.
44. Комплекс программ САПФИР_ввр95&ВС. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС №87 от 18.12.1997. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. – М.: 1997.
45. Карпов, А.С., Тебин, В.В. Система подготовки многогрупповых констант для делящихся материалов на основе оцененных ядерных данных пакета САПФИР / Материалы десятого симпозиума по проблемам физики реакторов. М.: 1997. – С. 191.
46. Программа САПФИР_95 с библиотекой констант БНАБ-78/С-95. Регистрационный номер паспорта аттестации ПС №116 от 02.03.2000. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. М.: 2000.
47. Программный комплекс САПФИР_95&ВС_ХОЯТ (с библиотекой констант БНАБ-78/С-95). Регистрационный номер паспорта аттестации ПС № 203 от 23.06.2005 г. Федеральная служба РФ по экологическому, технологическому и атомному надзору. – М.: 2005.
48. Василенко, В.А. Опыт создания и основные характеристики теплогидравлического расчетного кода нового поколения КОРСАР / В.А. Василенко, Ю.А. Мигров, С.Н. Волкова // Теплоэнергетика, 2002. – № 11. – С. 11.
49. Артемов, В.Г. Разработка нестационарных нейтронно-физических и теплогидравлических моделей ВВЭР на основе кодов КОРСАР и САПФИР / В.Г. Артемов, В.И. Гусев, В.Г. Коротаев // Тезисы докладов 4-й Международной научно-технической конференции «Обеспечение безопасности ВВЭР». – Подольск: 2005. – С. 69.
50. Bowman, S. M. SCALE: A comprehensive Modeling and Simulation Suite for Nuclear Safety Analysis and Design: ORNL/TM-2005/39 – s. l.: Oak Ridge National Laboratory: 2005.
51. Serpent (a Continuous-energy Monte Carlo Physics Burnup Calculation Code) official website [Electronic Resource]. Access mode: http://montecarlo.vtt.fi/index.htm. – Date of access: 23.06.2017.
52. Leppanen, J. PSG2/SERPENT – A Continious Energy Monte-Carlo Reactor Physics Burnup Calculation Code. – VTT Technical Research Centre of Finland release, Helsinci: 2012.
53. Аникин, А.Ю. Использование кода PSG2/SERPENT для расчета Keff уран-водо-графитовых систем / А.Ю. Аникин, Д.К. Герасимов, А.В. Курындин, А.А. Строганов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов. Обнинск, 2011. – Вып. 3. – С. 72-76.
54. Аникин, А.Ю. Верификация программного средства PSG2/SERPENT для расчета Keff уран-водных систем / А.Ю. Аникин, Д.К. Герасимов, А.В. Курындин, К.Ю. Соколов, А.А. Строганов. – Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика ядерных реакторов. Обнинск, 2012. – Вып. 3. – С. 70-73.
55. Гомин, Е.А. Программа MCU-FCP для расчета переноса нейтронов методом вероятностей первых столкновений. / Е.А. Гомин, М.И. Гуревич, А.П. Жирнов, М.А. Калугин, И.М. Рождественский, М.С. Юдкевич // Атомная энергия. – М.: 2008. – Т. 105. – Вып. 2.
56. Гомин, Е.А. Описание применения и инструкция для пользователей программы MCU-RFFI расчета методом Монте-Карло нейтронно-физических характеристик ядерных реакторов – ИАЭ-5837/5. – М., 1994. – 63 с.
57. Калугин, М.А. Статус MCU-FCP // ВАНТ, Сер. Физика ядерных реакторов. – Обнинск, 2006. – Вып. 1. – С. 6-32.
58. Гомин, Е.А. Программа MCU-REA и ее библиотека микроконстант DLC/MCUDAT-2.1 // ВАНТ, Сер. Физика ядерных реакторов. Обнинск, 2001. – С. 55-62.
59. MCNP – A General Monte Carlo N-Particle Transport Code, Version 5. – Los Alamos Report LA-UR-03-1987, 1987.
60. MCNP4C: Monte Carlo N-particle Transport Code System – s.l.: RSICC Computer Code Collection, 2000.