Русский / English 
NUCLEAR SAFETY INSTITUTE OF THE
RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES
INSTITUTERESEARCHPROJECTSSCIENCE AND EDUCATIONNEWSCONTACTS
 
Projects » Program codes » Расчетный код БЕРКУТ

РАСЧЕТНЫЙ КОД БЕРКУТ

Краткая информация
Code featuresEventsExamples and releasesPublications
How to get it
Project's news
25.02.2025
Cеминар по проекту «Коды нового поколения»

08.11.2024
Аттестация программ для ЭВМ

17.04.2024
VII Школа-семинар по кодам нового поколения

Программа для ЭВМ БЕРКУТ (Быстрый энЕргетический Реактор, Код Улучшенный Твэльный) — код нового поколения моделирует поведение стержневого тепловыделяющего элемента (твэла) с нитридным (мононитридное, смешанное нитридное уран-плутониевое (СНУП)) или оксидным (диоксидное (UO2) и смешанное оксидное (МОКС)) топливом c газовым или жидкометаллическим подслоем при облучении в реакторных установках на быстрых нейтронах (БР) с жидкометаллическим теплоносителем в стационарных и переходных режимах нормальной эксплуатации и в режимах нарушений нормальной эксплуатации. Код предназначен для расчетного моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) и температурного распределения в твэлах.

В настоящее время существует две версии кода БЕРКУТ, отличающиеся подходом к моделированию поведения топлива:

  • Инженерная версия БЕРКУТ-И, в которой распухание топлива и выход газообразных продуктов деления (ГПД) в свободный объём под оболочку твэла при облучении топлива моделируются на основе эмпирических корреляций.
  • Усовершенствованная версия БЕРКУТ-У, в которой все превращения в топливе под облучением моделируются механистическим топливным модулем MFPR/R, который прогнозирует наработку и радиоактивные взаимопревращения продуктов деления (ПД) в топливе, внутризёренный и межзёренный транспорт ПД, термохимические превращения в топливе, включая распределение ПД по молекулярным и фазовым состояниям, формирование пористости, эволюцию микроструктуры топлива и его распухание, как газового, так и твердотельного, выход и перераспределение ГПД в зазоре «топливо–оболочка».

На сегодняшний день Ростехнадзором аттестованы две версии кода БЕРКУТ — инженерная БЕРКУТ-V1.1 и усовершенствованная БЕРКУТ-У/V2.1, которые могут использоваться для обоснования работоспособности твэлов БР.

Ежегодно проводятся учебные курсы в рамках Школы-семинара по кодам нового поколения, на которых участники курсов знакомятся с основными физическими принципами, математическими алгоритмами и программной реализацией, входными и выходными данными кода БЕРКУТ на примере специально разработанной учебной версии кода.

Твэльный код БЕРКУТ (обе версии) входит в состав интегрального код ЕВКЛИД, где граничные условия и условия облучения для кода БЕРКУТ рассчитываются специальными теплогидравлическим и нейтронно-физическим кодами. Интегральный код позволяет проводить самосогласованные расчеты анализа и обоснования безопасности АЭС с реакторными установками на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.


Архитектура кода БЕРКУТ

Код БЕРКУТ имеет модульную структуру:

  • управляющий модуль – обеспечивает обмен данными между модулями, организацию процесса вычислений, обработку, анализ и вывод в удобной форме расчетных результатов;
  • тепловой модуль – моделирует пространственное распределение температуры при заданных источниках тепловыделения и определенных условиях теплопередачи на внешней поверхности твэла;

 

Радиальное распределение температуры в твэле

  • механический модуль – прогнозирует текущие размеры, НДС, механическое состояние и возможные причины разгерметизации;

Напряженно-деформированное состояние топливной таблетки

  • усовершенствованный топливный модуль MFPR – предназначен для самосогласованного моделирования процессов, происходящих в топливе БР: наработки, радиоактивных взаимопревращений и миграции ПД в топливе, внутризеренного и межзеренного транспорта ПД, термохимических превращений в топливе, включая распределение ПД по молекулярным и фазовым состояниям, эволюции микроструктуры топлива, выхода ГПД под оболочку твэла и их перераспределения в зазоре «топливо–оболочка». Модели основаны на современных представлениях о механизмах, управляющих основными физико-химическими процессами, протекающими в твэле при облучении (только в версии БЕРКУТ-У);

Моделируемые в топливе внутризёренные процессы

  • инженерный топливный модуль – моделирует распухание топлива, наработку и выход газообразных продуктов деления в свободный объём под оболочку твэла при облучении топлива на основе эмпирических корреляций (только в версии БЕРКУТ-И);
  • модуль, описывающий зазор «топливо–оболочка» – моделирует перераспределение радиоактивных продуктов деления по фазовым (конденсированным и газовым) состояниям и их перенос по зазору «топливо–оболочка», рассчитывает теплопроводность газовой смеси в зависимости от состава газа, для жидкометаллического подслоя моделирует растворение оболочки и перенос продуктов коррозии в жидком свинце или натрии (только в версии БЕРКУТ-У);
  • модуль, описывающий процессы, происходящие в оболочке твэла под облучением БР – покомпонентный расчет скорости наработки новых изотопов, изменения состава материала оболочки; расчет скорости набора повреждающей дозы материалом оболочки; описание локальных изменений структуры и состава материала, прогноз поведения точечных дефектов; коррозии оболочки, в частности азотирования и науглероживания; образования и роста гелиевых пузырьков, основанные на диффузии атомов трансмутационного гелия, влияния этих процессов на изменение свойств материала оболочки (только в версии БЕРКУТ-У);
  • модуль базы данных свойств материалов – определяет механические и теплофизические свойства материалов твэла и выдает их по запросу модулей кода.

 


Опыт применения кода БЕРКУТ

Опытная эксплуатация программы для ЭВМ БЕРКУТ-У осуществлялась в АО «ВНИИНМ» в 2017 г. и 2018 г. В 2020 г. проводилось независимое тестирование программ для ЭВМ БЕРКУТ-У и БЕРКУТ-И в АО «ВНИИНМ» и АО «НИКИЭТ» соответственно.

Автономные версии программ БЕРКУТ-У и БЕРКУТ-И использовались для обоснования возможности продления облучения экспериментальных сборок с твэлами со СНУП топливом в РУ БН-600, для претестовых расчетов экспериментов с импульсным вводом мощности, которые планируются в реакторе ИГР, для оценки влияния изменения отдельных технологических параметров СНУП топлива (размера зерен, концентрации кислорода, размера газового зазора и других параметров) на повышение выгорания с сохранением работоспособности твэлов.

Программа для ЭВМ БЕРКУТ используется в качестве твэльного модуля интегрального кода ЕВКЛИД, предназначенного для анализа и обоснования безопасности реакторных установок на быстрых нейтронах с жидкометаллическими теплоносителями, который позволяет моделировать поведение РУ БР в условиях нормальной эксплуатации (в стационарных и переходных режимах работы) и при проектных авариях путем выполнения связанных нейтронно-физических, термомеханических и теплогидравлических расчётов.

 

ПРАВООБЛАДАТЕЛЬ
Российская Федерация, от имени которой выступает ГК «Росатом», и ИБРАЭ РАН.


РАЗРАБОТЧИКИ
ИБРАЭ РАН

 


IBRAE RAN © 2013-2025 Site map | Feedback