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TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件開發(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(shù)據(jù)庫(kù)與下游軟件接口不兼容，導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算。
因此本文針對(duì)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)及語(yǔ)法進(jìn)行分析，相應(yīng)開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)了全堆芯建模所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)與下游軟件的兼容。
1 引言
壓水堆堆芯設(shè)計(jì)軟件SCIENCE程序包是由法國(guó)AREVA技術(shù)轉(zhuǎn)讓，該程序包由法國(guó)CEA(法國(guó)原子能委員會(huì))和AREVA公司共同開發(fā)。
SCIENCE軟件系統(tǒng)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(shè)計(jì)工作，目前是中廣核集團(tuán)在堆芯工程設(shè)計(jì)與燃料管理方面主要使用的軟件。
破損組件若不能修復(fù)后再使用，會(huì)給電廠造成一定的經(jīng)濟(jì)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(duì)稱狀態(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(shù)據(jù)庫(kù)與下游軟件接口不兼容，無(wú)法開展進(jìn)一步分析。
因此需要開發(fā)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件，實(shí)現(xiàn)全堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)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(shù)據(jù)庫(kù)解讀及軟件開發(fā)
TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)格式與一般Oracle，Sybase， Informix， MySql數(shù)據(jù)庫(kù)格式不同，調(diào)用方法也不一致，因此在開始軟件TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件開發(fā)前，首先需完全解讀TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)格式。
2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)解讀
TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)以不同燃耗步分段，每段交叉著1維、2維、3維等多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，記錄著堆芯水密度、燃耗、中子通量、控制棒棒位等大量信息，其中最復(fù)雜的是記錄堆芯燃料組件區(qū)域燃耗、中子通量等參數(shù)的三維數(shù)據(jù)。
在SCIENCE中全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)將三維堆芯徑向分為34*34共1156子區(qū)域，數(shù)據(jù)庫(kù)中針對(duì)157根燃料組件設(shè)計(jì)的燃耗分布如圖2(a)所示。
其中符號(hào)1代表水模塊，符號(hào)2代表堆芯反射層，同時(shí)活性區(qū)用“燃料組件編號(hào)+燃耗值”表示。
2.2 軟件開發(fā)
由于TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量大且不固定，因此需要數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件相應(yīng)有較好的靈活性，同時(shí)由于TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件研發(fā)目標(biāo)為工程應(yīng)用，所以TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件必須有較快的海量數(shù)據(jù)挖掘能力。
經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)研，PERL語(yǔ)言靈活可靠，可以快速設(shè)計(jì)，編寫，調(diào)試和部署，并且十分適用于數(shù)據(jù)庫(kù)與文本處理，能夠從海量的數(shù)據(jù)庫(kù)中挖掘整理信息[1]，因此基于PERL語(yǔ)言開發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件。
2.2.1 哈希數(shù)據(jù)表
軟件采用預(yù)定義哈希數(shù)據(jù)控制表，并采用“鍵-值”對(duì)應(yīng)的方式控制軟件活動(dòng)[2]，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件流程的靈活控制管理，同時(shí)提高軟件的擴(kuò)展性和修改，針對(duì)堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)的每一物理信息數(shù)據(jù)庫(kù)均設(shè)置相應(yīng)的讀取和處理方法和輸出格式。
2.2.2 TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件流程
軟件運(yùn)行流程如圖1所示，軟件遍覽TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)，一旦在讀取數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵詞，則根據(jù)預(yù)定義的轉(zhuǎn)化處理方法和輸出要求輸出到新的數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣可以達(dá)到邊讀數(shù)據(jù)庫(kù)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(yàn)證分析
將該軟件耦合進(jìn)SCIENCE程序包中，并在SCIENCE中建立相應(yīng)的計(jì)算模型，在模型中首先細(xì)化堆芯軸向網(wǎng)格，以滿足1D差分計(jì)算精度需求及顯式表征格架。
然后建立三維細(xì)網(wǎng)節(jié)塊法燃耗結(jié)果，并轉(zhuǎn)化為TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)用于下游一維計(jì)算，并產(chǎn)生1D ARO燃耗史庫(kù)以及計(jì)算出堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz。
圖1 TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)處理軟件運(yùn)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(shù)據(jù)庫(kù)和旋轉(zhuǎn)對(duì)稱全堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)軟件轉(zhuǎn)化后生成的TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)作為輸入。
然后對(duì)比兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)輸入下SCIENCE計(jì)算得到的堆芯軸向偏移AO和軸向功率峰因子Fz [3]，對(duì)比結(jié)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——堆芯軸向最大線功率;
Pav——堆芯平均線功率密度。
(a)軸向偏移AO
(b)軸向功率峰因子Fz
圖2 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱全堆芯與四分之一堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)輸出
理論上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的全堆芯數(shù)據(jù)與四分之一堆數(shù)據(jù)描述相同的堆芯信息，堆芯狀態(tài)應(yīng)一致，軟件輸出結(jié)果符合理論預(yù)期，兩個(gè)模型計(jì)算數(shù)據(jù)高度吻合，說(shuō)明軟件計(jì)算正確。
4 結(jié)果與展望
本文對(duì)TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)和特殊符號(hào)含義進(jìn)行了解讀，基于PERL語(yǔ)言開發(fā)完成TRISTAN堆芯數(shù)據(jù)庫(kù)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(yàn)證分析，驗(yàn)證在全堆芯對(duì)稱情況下，軟件輸出結(jié)果與四分之一堆芯建模輸出基本一致，符合理論預(yù)期，同時(shí)證明TRISTAN數(shù)據(jù)庫(kù)軟件可用，并和下游軟件完全耦合，初步實(shí)現(xiàn)換鋼棒組件再入堆堆芯一維軸向參數(shù)變化的計(jì)算分析。
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