История создания

В 90-е годы благодаря накопленному банку знаний, а также бурному прогрессу в области компьютерных технологий в России сложились объективные предпосылки для создания расчетных кодов нового поколения, предназначенных для комплексного моделирования динамики реакторных установок АЭС. Инициированию этого процесса способствовали также требования практики:

• необходимость реконструкции и продление срока эксплуатации действующих АЭС в связи с исчерпанием ими проектного ресурса;
• сооружение АЭС за рубежом по российским проектам;
• разработка проектов АЭС нового поколения с пассивными системами безопасности.

Решение этих практических задач требовало и требует углубленного расчетного анализа переходных режимов, проектных и запроектных аварий АЭС, а также соответствия уровня обоснования безопасности объектов атомной энергетики не только российским, но и международным нормам.

Работы по созданию теплогидравлическоrо расчетного кода нового поколения КОРСАР (КОмплексный РаСчет Атомных Реакторов), основанного на наиболее совершенных физико-математических моделях и потенциально имеющего широкую область применения, специалистами ФГУП «НИТИ им. А.П. Александрова» (НИТИ) были начаты в 1996 г. Необходимо отметить, что к началу разработки этого кода в институте имелся значительный задел. В начале 90-х годов для расчетов нестационарной контурной теплогидравлики была разработана программа ДЖИП, в которой уже была реализована двухжидкостная модель двухфазного потока (6 уравнений сохранения) и которая к 1996 г.  имела значительный опыт эксплуатации [1]. К середине 90-х годов была завершена разработка программного комплекса PARNAS, где также реализована двухжидкостная модель. Этот программный комплекс был аттестован в Госатомнадзоре России в 1997 г. [2].

Программа NERA, также созданная в НИТИ, в течение длительного времени использовалась для отработки и обоснования всережимной модели потока дрейфа двухфазного потока в парогенерирующих каналах [3].

Кроме того, в НИТИ был накоплен значительный опыт в области математического моделирования динамики различных элементов оборудования реакторных установок.

В техническом задании разработка РК КОРСАР была разбита на 3 этапа с выпуском после завершения каждого этапа очередной версии кода. Основные характеристики этих версий представлены в таблице.

Версия расчетного кода	Основные характеристики	Сроки разработки
КОРСАР/В1	Двухжидкостная модель контурной теплогидравлики; Точечная модель нейтронной кинетики реактора; Учет переноса жидкого поглотителя нейтронов; Модели элементов оборудования контуров теплообмена ЯЭУ; Модели элементов управления и регулирования.	1996 — 2001
КОРСАР/В2	Дополнительно к характеристикам КОРСАР/В1: Пространственная модель нейтронной кинетики реактора.	1997 — 2002
КОРСАР/В3	Дополнительно к характеристикам КОРСАР/В1 и КОРСАР/В2: Учет поведения неконденсирующихся газов; Модели элементов оборудования ПТУ.	1999 — 2003

Как видно из таблицы, работа над версиями РК КОРСАР подразумевала параллельную работу специалистов: после разработки версии шла работа по ее верификации и валидации, в то время как разработчики уже трудились над следующей версией.

В процессе реализации проекта перед разработчиками кода стояли три основные задачи:

Первая — технологическая, то есть необходимо было разработать средства общения пользователя с расчетным кодом, которые обеспечивали бы решение разнообразных задач контурной теплогидравлики в режиме гибкой топологии. Конечно, эта задача затрагивала и идеологию построения функциональной части расчетного кода.

Вторая — выбор физико-математических моделей и численных методов.

Третья задача — всесторонняя верификация, валидация расчетного кода и его документирование (выпуск технической документации и верификационного отчета).

Все три задачи были успешно решены к 2001 году выпуском верификационного отчета первой версии (КОРСАР/В1.1) и передачей его в Госатомнадзор РФ для получения аттестационного паспорта. Процесс работы с экспертами Совета по аттестации кодов был завершен в 2003 году с выдачей аттестационного паспорта №168 от 23.12.2003 г.

В дальнейшем проектантами АЭС с ВВЭР (ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС» и ФГУП «СПбАЭП») было предложено разработчикам РК КОРСАР начать работы над специализированной версией кода, включающей как возможности КОРСАР/В3, так и некоторые модели разработки ОКБ «ГИДРОПРЕСС» (ТВЭЛ-2, ТВЭЛ-3, КАМЕРА-В2) и разработки ГНЦ РФ ФЭИ (КУПОЛ-М). Специализированная версия кода получила название ПК КОРСАР/ГП и была аттестована в Ростехнадзоре РФ в 2009 году (аттестационный паспорт №263 от 23.09.2009 г.).

Далее проектантом судовых ЯЭУ (ОАО «ОКБМ Африкантов») разработчикам кода КОРСАР было предложено создать версию кода, аттестованную под работы по обоснованию безопасности РУ блочного типа, используемых на атомных ледоколах России. Версия получила название КОРСАР/BR и была успешно аттестована в 2014 году (аттестационный паспорт №355 от 17.04.2014 г.). Данная версия также включала все возможности версии КОРСАР/В3 и специализированную модель по расчету контейнментных процессов разработки ГНЦ РФ ФЭИ (КУПОЛ-МТ). В область применения кода включено также и расчетное обоснование безопасности реакторов типа ВВЭР.

В настоящее время ведутся работы по созданию новой версии РК КОРСАР/3D, которая будет обеспечивать моделирование нейтронно-физических и теплогидравлических процессов водо-водяных реакторов в 3D-приближении.

Список литературы

1. Мигров Ю.А., Чернов И.В., Юдов Ю.В. Результаты верификации расчетных кодов ДЖИП и RELAP5 на стенде ИСБ-ВВЭР на основе стандартных проблем безопасности СПБ-1 и СПБ-2 // Теплоэнергетика. 1999. № 3. С. 8 — 13.
2. Аннотация программы PARNAS (аттестационный паспорт № 70 от 06.03.1997 г.) // ВАНТ. Серия: Физика ядерных реакторов. 1999. Вып. 1. С. 97 — 99.
3. Хабенский В.Б., Мигров Ю.А., Токарь О.В. Особенности использования модели дрейфа фаз в расчетных динамических реакторных программах // ИФЖ. 1994. Т. 67. № 3 — 4. С. 209 — 218.