новые возможности
Расчеты, выполняемые с использованием кодов улучшенной оценки предназначены для исследования переходных режимов в достаточно сложных, разветвленных теплогидравлических системах. Итог таких расчетов – массивы данных, обычно бинарных, содержащих информацию о поведении исследуемых параметров модели в течение всего исследованного интервала времени.
По опыту выполнения расчетов аварийных и переходных режимов блоков РБМК, модель реакторной установки, содержащая ~100000 (сто тысяч) переменных, на интервале времени переходного (аварийного) режима ~8 часов может быть сохранена в бинарном файле размером ~ 1Гб. К сожалению, авторы кодов, решая достаточно сложную задачу адекватного математического моделировани процессов, не всегда уделяют должного внимания средствам обработки данных, что делает необходимым разработку дополнительных программных средств. Такие программы, целью которых является обработка генерируемых кодом бинарных файлов данных носят название «постпроцессоров».
В настоящее время одним из основных кодов, используемых в детерминистической поддержке РБМК, является код Relap5/mod3.2. На базе этого кода выполняютс работы, направленные как на обоснование безопасности реакторной установки в проектных режимах, так и оценку поведения реактора в некоторых запроектных авариях. Наряду с многочисленными преимуществами использования этого кода, и в первую очередь – серьезной верификационной базе (проведенной за рубежом), код не имеет средств облегчающих работу пользователя как в части разработки моделей, так и обработки полученных с использованием кода результатов. Это обстоятельство и обусловило разработку программы SPPR – постпроцессора кода Relap5. Следует отметить, что архитектура программы SPPR является универсальной, и с незначительными изменениями может быть адоптирована к иным кодам, таким как «мелькор», «корсар», «серпент» и т.п.
Обычно, результаты расчетов представляются в виде графиков поведения параметров, хараеткизующих протекание процессов с точки зрени безопасности отклика установки. Однако для боле тщательного анализа причин того или иного поведения установки во время исследуемых режимов, более ценным являлась бы информация о состоянии среды в каждом объеме исследуемой системы. Такую информацию, включающую одновременную демонстрацию поведения параметров в нескольких десятках нодов, не целесообразно демонстрировать с использованием графиков. Более привлекательным является анимирование процессов, т.е. исследование режима с использованием динамической картинки, визуально демонстрирующие протекание процесса во всех деталях и подробностях.
Программа SPPR предназначена для обработки бинарного файла генерируемого кодом Relap5 и содержащего в архивированном виде результаты расчета (ниже этот файл именуется «rstplt»). При этом программой SPPR осуществляется:
Все перечисленные выше операции могут выполнятьс «он-лайн»,в процессе расчета кодом Relap5, т.е. одновременно с формированием загружаемого файла «rstplt». Это достаточно ценное свойство программы, позволяющее оперативно контролировать ход расчета.
Программа SPPR представляет собой единую оболочку, обеспечивающую несколько функций обработки данных. Это обуславливает вид программы, которая содержит три основные закалки: Основное окно («запрос и rstplt»), окно анимации («события») и вспомогательное окно («общее»)
Основное окно («запрос и rstplt») содержит средства для работы с файлом rstplt (Рис. 1). Данное окно позволяет выполнять следующие функции:
На Pис.2 изображен пример вида окна после считывания перечн всех переменных из файла rstplt. После выполнения этой процедуры заполняются два окна «переменные Relap», с полным перечнем имени переменных (в соответствии с синтаксисом кода, каждая переменная имеет буквенную часть и цифровую часть). Так же указывается коллчество сохраненных переменных – в приведенном примере их оказалось 109532 штук. На Рис.3 Показан вид окна после составления списка вызываемых переменных. Это окно может заполняется при помощи полученного полного перечня переменных. После составления списка пользователь может считывать из файла rstplt значения интересующих его параметров. При этом (Рис. 4) заполняются два поля – одно содержит таблицу с цифирным представлением поведения параметров во времени, второе, после «щелчка» «мышью» над той или иной переменной показывает ее поведение во времени. Так же имеется возможность считывания переменных из файла rstplt через заданные промежутки времени (5-20, 30,40,50 секунд, 1-5,10,20,30,40,50 минут, 1,1.5,2,2.5,3,3.5,4-24 часа. Эта опция позволяет считывать данные из файла rstplt параллельно с производимым расчетом, что может быть полезно для оперативного контроля за ходом расчетного исследования.
Так же пользователь имеет возможность формировать дополнительные столбцы данных. Эти столбцы отражаются в списке с перечнем вызываемых переменных. Эти столбцы могут быть заполнены с использованием встроенного в код редактора формул.
Рис. 1. Вид программы SPPR.
Рис. 2. Загрузка перечня переменных, сохраненных в расчете.
Рис. 3. Заполнение списка вызывных переменных.
Рис. 4. Чтение данных.
Рис. 5. Редактор формул
При считывании данных из файла rstplt заполняется специальная таблица, как это показано на Рис?. Каждый столбец этой таблицы (кроме первого) заполняется данными соответствующими заданным пользователем в списке вызывных. Первый столбец автоматически заполняется временем счета (переменная «time 0»). Пользователь может сохранять содержимое таблицы в текстовой файл.
Основным средством анализа является возможность построени графика поведения любого параметра (или группы параметров) из списка вызывных в зависимости от времени. Выделение с помощью «мыши» какой-либо группы параметров из списка вызывных переменных, изменение этих параметров отображается на графике, как это показано на Рис. При этом пользователь имеет возможность достаточно просто изменять масштаб графика, оперативно определять координаты, сохранять график в файл точечного рисунка или в память ЭВМ. Данные функции полезны для оперативного анализа расчетного исследования, когда необходимо определить характер поведения расчетных параметров, достигаемые величины, сравнить различные переменные на одном графике и т.п. Как указывалось выше, предусмотрена возможность периодического опроса файла rstplt. Это означает, что с заданной периодичностью из файла rstpl автоматически считываются данные, которые сразу же отображаются в таблице и графике. Данна опция позволяет отслеживать поведение параметров в процессе расчета.
Рис. 6. Отображение данных в виде таблиц и графика.
Как правило, к графическим иллюстрациям, входящим в отчеты, предъявляютс особые редакторские требования. Графики должны быть удобны для прочтения, информативны, содержать описание кривых («легенду»), иметь удобный дл восприятия масштаб и т.п. Для выполнения этих требований, в программу SPPR интегрирован редактор, позволяющий строить семейство графиков с использованием таблицы данных SPPR.
Воспользовавшись меню SPPR пользователь может открыть редактор, который имеет два основных окна. Первое окно «GmGraph», содержит список графиков, а так же кнопки для открытия вспомогательных окон редактора. Второе окно отображает собственно график.
Используя вспомогательные окна пользователь может создать и редактировать график, изменяя его вид, масштаб, шрифты, цвет линий, значки маркеров и т.п., в соответствии с выдвигаемыми требованиями по оформлению графиков в отчете. Отдельно пользователь выбирает столбцы данных, которые нужно отобразить на графике.
После формирования графика, или группы графиков, пользователь, «щелкнув» «мышью» над соответствующей кнопкой запускает процесс конвертации: программа SPPR автоматически запускает программу Word, создает новый документ и заполняет его выбранными пользователем графиками.
Такой редактор достаточно удобен при выполнении большого объема расчетных работ с использованием одной модели. В этом случае достаточно один раз разработать в среде SPPR необходимые для отчетов графики. В дальнейшем, по мере выполнения расчетов с использованием этой модели, обновление графиков происходит автоматически, после считывания данных из файла SPPR.
На Рис представлен вид редактора графиков со всеми открытыми вспомогательными окнами.
Рис. 7. Редактор графиков
Анализ переходных режимов существенно можно упростить, если иметь представление о состоянии теплоносителя в каналах и трубопроводах исследуемой установки. Подобного рода информация позволяет иметь правильное представление о причинах тех или иных эффектов, наблюдаемых во время переходных режимов.
Для реализации этой возможности, в программе SPPR предусмотрена закладка «анимация», которая предоставляет пользователю возможность построения анимации, в соответствии с моделью установки исследуемой с помощью кода Relap5 и данных по протеканию исследуемого режима, сохраненных в файле «rstplt».
Построение анимации выполняется в несколько этапов.
Сначала создается анимационная модель, которая включает в себя последовательность различных «фигурок». Каждая фигурка отражает состояние исследуемого параметра в исследуемой компоненте. Это может быть давление или паросодержание в каком либо контрольном объеме (ноде) или температура «тепловой структуры».
Далее, при желании пользователь может редактировать «фигурки»: менять их вид, расцветку цветовой шкалы, размеры, положение на экране, а так же менять связанные с «фигуркой» контрольный объем и исследуемый параметр.
После окончательного формирования анимационной модели, пользователь, переходя к окну «запрос и rstplt» может открыть файл «rstplt» в специальном режиме, при котором происходит автоматическое скачивание данных именно для анимационной модели, после чего кажда «фигурка» может отображать изменение связанного с ней параметра во времени.
После выполнения этих процедур, можно просматривать анимационное представление исследуемого режима.
В инструментарии, представленном в закладке «анимация», предусмотрена панель «компоненты модели», содержимое которой соответствует модели исследуемой установки, представленной в файле «indta». Нажимая на кнопку «компонента» панели «компоненты модели», пользователь добавляет выбранную компоненту к анимационной модели. Для редактирования анимационной модели предусмотрена специальная панель «построение SPPR» (см. Рис.8).
Рис. 8. Разработка анимации.
В качестве примера построенной анимационной картинка показана нодализационная схема одной петли КМПЦ, с эквивалентным топливным каналом средней мощности, в которой каждый контрольный объем (нод) расчетной схемы представлен одной пятиугольной фигуркой. Для удобства анализа, нодализационная схема показана с соблюдением высотных отметок. Состояние теплоносителя в ноде иллюстрируется цветом, отображающим паросодержание и меняющегося от синего, соответствующего нулевому паросодержанию, до белого, означающего полное заполнение нода паром (φ = 1). Цветовая шкала температур канальной трубы и оболочки твэлов меняется от черного, соответствующего 0ºС до белого, соответствующего 700 ºС. Промежуточные значения отображаются плавным переходом через красный и желтые цвета. Цветовые шкалы, соответствующие паросодержанию и температуре на рисунке показаны в левом верхнем углу.
Рис. 9 Разрыв напорного коллектора ГЦН без срабатывания САОР. Паросодержания и температуры в трубопроводах КМПЦ аварийной половины (состояние через 12 с после начала аварии).
Рис. 10. Разрыв напорного коллектора ГЦН без срабатывания САОР. Паросодержания и температуры в трубопроводах КМПЦ аварийной половины (состояние через 659 с после начала аварии).
Программа SPPR в течение нескольких лет использовалась в том числе качестве основного средства обработки полученных с использованием кода Relap5 данных. В том числе программа активно использовалась в работах, выполняемых в рамках обоснований безопасности энергоблоков Ленинградской, Курской и Смоленской АЭС, в работах, связанных с модернизаций энергоблоков РБМК первого поколения, а так же в работах, связанных с проектированием реакторов повышенной безопасности МКЭР и реакторов 4-го поколения ВГЭРС. За время эксплуатации программы было выполнено несколько модернизаций (более 30), заключавшихся в основном в развитии новых возможностей анализа и совершенствовании интерфейса программы.
Дальнейшее совершенствование программы может включать в себ расширеннее ее возможностей, в том числе - адаптацию программы к другим кодам «улучшенной оценки».
