Jak poprawić bezpieczeństwo reaktorów jądrowych

Od 2005 roku, Europejska Wspólnota Energii Atomowej (Euratom) wspiera szereg projektów badawczych, których celem jest stworzenie zintegrowanej struktury symulacyjnej do modelowania reaktorów lekkowodnych. Chłodzone i moderowane przy użyciu wody, reaktory te są obecnie wykorzystywane w większości istniejących elektrowni jądrowych.

W ramach projektu NUREISM powstała pierwsza ogólnoeuropejska platforma obliczeniowa. W fazie kontrolnej projektu NURISP wykazano i udoskonalono zdolności prognostyczne poszczególnych modeli, solverów i kodów platformy.

Projekt NURESAFE (Nuclear reactor safety simulation platform) rozpoczął się w 2013 roku, aby udoskonalić platformę symulacyjną do analizy bezpieczeństwa reaktorów. Ponad 20 uniwersytetów, ośrodków badawczych i partnerów przemysłowych wzięło udział w staraniach na rzecz poprawy dokładności prognozowania wydłużonego okresu bezpiecznej eksploatacji reaktora.

Służące do tego celu narzędzia symulacyjne dla reaktora jądrowego są już szeroko stosowane. Powinny one umożliwić modelowanie lokalnych warunków elementów rdzenia i elementów znajdujących się w zbiorników, w tym nowych i bardziej złożonych konstrukcji reaktorów. Do obliczenia marginesu bezpieczeństwa podczas awarii niezbędne są również dokładniejsze prognozy mocy szpilki paliwowej i pola temperatury struktury wewnętrznej reaktorów.

Do końca 2015 roku zespół NURESAFE dostarczy nowych funkcji dla wsparcia istniejącej europejskiej platformy symulacyjnej w obliczeniach wieloskalowych i wielofizycznych. Platforma powiąże ze sobą dziedziny takie jak neutronika, termohydraulika oraz kody wyników paliwa w różnych skalach fizycznych i czasowych.

Do symulacji wielofizycznych stosuje się pojedyncze modele numeryczne oparte na zasadach fizyki, a specjalne oprogramowanie integruje ze sobą wszystkie osobne części. Dostarczone zostaną zależne do czasu rozwiązania dotyczące transportu stochastycznego i deterministycznego neutronów w skali 3D do celów modelowania konfiguracji reaktora jednorodnego.

Po awarii elektrowni Fukushima Daiichi w Japonii, poprawa prognozowania zachowania się rdzenia reaktora stała się celem nadrzędnym w przemyśle jądrowym. Ostatecznym rezultatem projektu NURESAFE będzie stworzenie wiarygodnej platformy do modelowania, rejestrowania i odzyskiwania danych do symulacji reaktora jądrowego.