TRISTAN堆芯数据库处理软件开发与分析

在换钢棒组件再入堆安全分析中，由于换钢棒后堆芯径向分布不均匀，因此需采用全堆芯模型而非过去常用的四分之一堆芯模型进行安全分析，然而采用SCIENCE全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯数据库与下游软件接口不兼容，导致无法计算。

因此本文针对TRISTAN堆芯数据库结构及语法进行分析，相应开发TRISTAN堆芯数据库处理软件，实现了全堆芯建模所生成的TRISTAN堆芯数据库与下游软件的兼容。

　　1 引言

压水堆堆芯设计软件SCIENCE程序包是由法国AREVA技术转让，该程序包由法国CEA(法国原子能委员会)和AREVA公司共同开发。

SCIENCE软件系统的英文全名为“Integrated Computation System for the Neutronic Design of Light Water Reactors”，能够用于压水堆核电站的中子学设计工作，目前是中广核集团在堆芯工程设计与燃料管理方面主要使用的软件。

破损组件若不能修复后再使用，会给电厂造成一定的经济损失，因此需要用SCIENCE从理论上分析用钢棒代替破损燃料棒的可行性。

由于换钢棒后堆芯处于径向不对称状态，需进行全堆芯建模分析，然而使用SCIENCE进行全堆芯建模时所生成的TRISTAN堆芯数据库与下游软件接口不兼容，无法开展进一步分析。

　　因此需要开发TRISTAN堆芯数据库处理软件，实现全堆芯数据库与下游软件接口兼容，并进而完成换钢棒组件再入堆的建模和安全分析。

　　2 TRISTAN堆芯数据库解读及软件开发

　　TRISTAN堆芯数据库格式与一般Oracle，Sybase， Informix， MySql数据库格式不同，调用方法也不一致，因此在开始软件TRISTAN堆芯数据库处理软件开发前，首先需完全解读TRISTAN堆芯数据库格式。

　　2.1 数据库解读

　　TRISTAN堆芯数据库以不同燃耗步分段，每段交叉着1维、2维、3维等多种数据结构，记录着堆芯水密度、燃耗、中子通量、控制棒棒位等大量信息，其中最复杂的是记录堆芯燃料组件区域燃耗、中子通量等参数的三维数据。

在SCIENCE中全堆芯模型所生成的TRISTAN堆芯数据库将三维堆芯径向分为34*34共1156子区域，数据库中针对157根燃料组件设计的燃耗分布如图2(a)所示。

其中符号1代表水模块，符号2代表堆芯反射层，同时活性区用“燃料组件编号+燃耗值”表示。

　　2.2 软件开发

由于TRISTAN堆芯数据库数据量大且不固定，因此需要数据库处理软件相应有较好的灵活性，同时由于TRISTAN堆芯数据库处理软件研发目标为工程应用，所以TRISTAN堆芯数据库处理软件必须有较快的海量数据挖掘能力。

经过广泛的调研，PERL语言灵活可靠，可以快速设计，编写，调试和部署，并且十分适用于数据库与文本处理，能够从海量的数据库中挖掘整理信息[1]，因此基于PERL语言开发数据库处理软件。

　　2.2.1 哈希数据表

　　软件采用预定义哈希数据控制表，并采用“键-值”对应的方式控制软件活动[2]，从而实现对软件流程的灵活控制管理，同时提高软件的扩展性和修改，针对堆芯数据库的每一物理信息数据库均设置相应的读取和处理方法和输出格式。

　　2.2.2 TRISTAN堆芯数据库处理软件流程

　　软件运行流程如图1所示，软件遍览TRISTAN堆芯数据库，一旦在读取数据库的过程中发现关键词，则根据预定义的转化处理方法和输出要求输出到新的数据库中，这样可以达到边读数据库边处理的效果，并且在算法上提高了软件的处理速度。

　　3 建模及验证分析

将该软件耦合进SCIENCE程序包中，并在SCIENCE中建立相应的计算模型，在模型中首先细化堆芯轴向网格，以满足1D差分计算精度需求及显式表征格架。

然后建立三维细网节块法燃耗结果，并转化为TRISTAN堆芯数据库用于下游一维计算，并产生1D ARO燃耗史库以及计算出堆芯轴向偏移AO和轴向功率峰因子Fz。

　　图1 TRISTAN堆芯数据库处理软件运行流程

采用未换钢棒的堆芯模型，分别采用四分之一堆芯TRISTAN堆芯数据库和旋转对称全堆芯数据库经软件转化后生成的TRISTAN堆芯数据库作为输入。

然后对比两个数据库输入下SCIENCE计算得到的堆芯轴向偏移AO和轴向功率峰因子Fz [3]，对比结果如图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——堆芯轴向最大线功率;

　　Pav——堆芯平均线功率密度。

　　(a)轴向偏移AO

　　(b)轴向功率峰因子Fz

　　图2 旋转对称全堆芯与四分之一堆芯数据库输出

　　理论上旋转对称的全堆芯数据与四分之一堆数据描述相同的堆芯信息，堆芯状态应一致，软件输出结果符合理论预期，两个模型计算数据高度吻合，说明软件计算正确。

　　4 结果与展望

本文对TRISTAN堆芯数据库架构和特殊符号含义进行了解读，基于PERL语言开发完成TRISTAN堆芯数据库处理软件，并将该软件完全耦合入SCIENCE程序包中。

通过建模验证分析，验证在全堆芯对称情况下，软件输出结果与四分之一堆芯建模输出基本一致，符合理论预期，同时证明TRISTAN数据库软件可用，并和下游软件完全耦合，初步实现换钢棒组件再入堆堆芯一维轴向参数变化的计算分析。

　　作者：管宇　卢瑶 来源：科学与财富 2015年27期