یکی از مسائل مهم درتمامی نیروگاههای هستهای بحث ایمنی تاسیسات میباشد.کدهای ترموهیدرولیکی در سه دهه اخیر در طراحی ، عملکرد، صدور مجوز بهره برداری و ایمنی تاسیسات هستهای به شدت مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که نتایج ارائه شده از کدها همواره دارای خطا می باشد، در نتیجه بررسی دقتهای محاسباتی آنها لازم و ضروری به نظر میرسد. ارزیابی کدها شامل ارزیابی کمی و کیفی میشود. در این پژوهش با روشهای اخیر در مقایسه سریهای زمانی صحت دادههای به دست آمده از تجهیزات آزمایشی لوپ ترموهیدرولیکی "LOBI" به صورت کمی مقایسه و نتیجه گیری گردیده است. در این پروژه ابتدا نتایج حاصل از دو تست از سری تستهای آزمایشگاهی LOBI بوسیله ی کد RELAP و داده های آزمایشی برای سیزده پارامتر تهیه و پس از مرتب سازی و بهینه سازی ارزیابی کیفی و کمی انجام شده است.در روش کیفی پارامترهای آزمایشگاهی و محاسباتی بوسیله نمودار آورده شده است و به صورت شهودی و کلی میتوان گفت که روند تغیرات پارامتر ها توسط کد به خوبی انجام شده است. در بررسی کمی داده ها از دو روش FFT و DWT استفاده گردیده و نتایج نشان میدهد که قابلیت پیش گویی حوادث توسط کد ترموهیدرولیکی RELAP بسیار مناسب است. مقایسه کمی FFT قبلاً توسط دکتر کمال حداد و همکارانش انجام شده و در این پژوهش با روش DWT مقایسه کمی دادهها انجام گردیده است. جهت انالیز کمی، تبدیل ویولت برای استخراج اطلاعات زمانی و مکانی بکار گرفته شد . پس از اعمال تبدیل ویولتهای مختلف بر روی پارامترها بهینهترین حالت DB4 با رزولوشن 4 تعیین گردید. با در دست داشتن Aproximate , 4 Details برای هر پارامتر نیاز به تعریف معیاری جهت بررسی کمی کد بود ، با توجه بهاینکه در مطالعه قبلی معیار AA تعریف شده بود این معیار بر روی , Aproximaite , 4 Details مجموع Detailهای حاصل از تبدیل ویولت اعمال گردید ، نتیجه مناسبی را در اختیار قرار نداد. با توجه به نیاز تعریف معیار جدید ، معیارهای مختلف همچون اختلاف دادهها و Norm آنها بررسی شد . نهایتاً Norm پارامترهای محاسباتی و آزمایشگاهی به عنوان معیار جدید انتخاب گردید.نتیجه حاصل از این مطالعه بدست آوردن روش جدیدی جهت بررسی کمی کدهای آنالیز هستهای میباشد ، که در این روش تبدیل موجک جزئی ( DWT ) به عنوان معیار جدیدی تعیین گردید که بتوان آنالیزهای کمی را انجام داد. فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1-1-مقدمه.................................... 22-1- مطالعات انجام شده....................... 31-3- اهداف پژوهش............................. 81-4- مراحل انجام پژوهش....................... 9 فصل دوم : بررسی تاسیسات آزمایشگاهی تست LOBI2-1- مقدمه................................... 112-2- تاسیسات LOBI-MOD2....................... 132-3- مولفه های مکانیکی....................... 142-4- مدلسازی محفظه تحت فشار.................. 152-5- قلب راکتور.............................. 162-6-پمپ های خنک کننده اصلی................... 162-7- مولد بخار............................... 162-8-فشارنده.................................. 172-9- سیستم تزریق ایمنی....................... 182-10 شکستگی در لولههای مدار اول............. 192-11 مدلسازی Blowdown......................... 202-12 حادثه از دست رفتن خنک کننده در تاسیسات LOBI 22عنوان صفحه فصل سوم : آشنایی با روشهای کمی جهت بررسی دقت کد RELAP3-1- مقدمه................................... 283-2- تبدیل فوریه............................. 293-3- تبدیل فوریه زمان - کوتاه................ 323-3- آنالیز چند رزولوشنی..................... 353-4- تبدیل ویولت یک بعدی..................... 363-4-1- تبديل ويولت پيوسته.................... 363-4-2- رزولوشن در صفحه زمان فركانس........... 383-4-3- روابط رياضي تبديل ويولت............... 403-4-4- عكس تبديل ويولت....................... 433-4-5- گسستهسازي تبديل ويولت پيوسته.......... 433-4-5-تبديل ويولت گسسته...................... 45 فصل چهار م: روش انجام کار1-4- مقدمه................................... 502-4- استخراج داده ها......................... 504-2-بررسی کد با آنالیز های کمی............... 534-2-1- استفاده از تبدیل فوریه سریع در محاسبه دقت کد 534-2-2- استفاده از تبدیل ویولت در محاسبه دقت کد58 فصل پنجم : محاسبات و نتایج5-1-مقدمه.................................... 605-2- آنالیز کیفی نتایج....................... 605-3 : نتایج بدست آمده سریع فوریه............. 75عنوان صفحه 5-4 نتایج حاصل از آنالیز کمی تبدیل ویولت..... 775-5-نتایج................................... 1315-6-پیشنهادات............................... 132 فهرست منابع و مآخذ............................ 133 فهرست جدولها عنوان صفحه جدول 1-1: تعدادی از تست هایLOBI که توسط کد CATHARE شبیه سازی شده............................................... 4جدول 1-2: تعدادی از تست هایLOBIکه توسط کد RELAP شبیه سازی شده است........................................... 5جدول2-1:پارامترهای عملیاتی و طراحی LOBI-MOD2 13جدول 2-2: خلاصه ای از خصوصیات تست های LOBI 24جدول 2-3:سناریوی حوادث در تست BL-34 25جدول2-4: سناریو حوادث برای تست BL-44 26جدول 4-1:پارامترهای مورد بررسی............... 51جدول 4- 2 – فاکتور وزنی برخی از پارامترها برای آنالیز کمی 56جدول 4-3-مقایسه AAtot با K و تعیین قابلیت کد 58جدول 5-1 نتایج حاصل از آنالیز تبدیل سریع فوریه برای تست BL-3476جدول 5-2 نتایج حاصل از آنالیز تبدیل سریع فوریه برای تست BL-4476جدول 5-3 : مقادیر AA مقادیر تقریب و جزییات تست BL-34 77جدول 5-4 : مقادیر AA مقادیر تقریب و جزییات تست BL-44 78جدول 5-5 تعیین پارامتر های خوب و ضعیف 129جدول 5-6 معیار کمی ویولت.................... 130جدول 5-7 بررسی پارامترهای تست BL-44 بر اساس معیار ویولت بدست آمده............................................ 131 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 2-1: تاسیسات تست LOBI-MOD2................ 18شکل 2-2:نمودار P-V ایده آل.................... 21شکل 3-1 :سیگنال ایستا........................ 31شکل3-2 : الف. سیگنال ایستا ب. سیگنال نا ایستا32شکل 3-3- نمایش گرافیکی نحوه پنجره کردن سیگنال غیر ایستا به منظور محاسبه تبدیل فوریه زمان – کوتاه..... 34شكل3- 4 تبديلويولتپيوسته سيگنالهايايستاوناايستاي 38شکل 3-5 : توصيفهايمختلف رزولوشندرصفحاتزمان،فركانسوزمان-فركانس رابرايتبديلهايمختلف......................... 40شکل3-6- نمایش تبدیل ویولت معادله 3-18........ 45شکل 3-7-نمایش روشبانكفيلتر................... 48شکل4-1- نمونه استخراج داده های آزمایشگاهی.... 52شکل 5-1 : تغییرات فشار مدار اولیه برای تست BL-3461شکل 5-2 : تغییرات فشار مدار اولیه برای تست BL-4461شکل 5-3 : تغییرات دمای ورودی قلب در تست BL-34.. 62شکل 5-4 : تغییرات دمای ورودی قلب در تست BL-44. 62شکل 5-5 : دمای خروجی از قلب در تست BL-34...... 63شکل 5-6 : دمای خروجی از قلب در تست BL-44....... 63عنوان صفحه شکل 5-7 دمای میله های گرمایی در پائین ترین سطح در تست BL-34 65شکل 5-8 دمای میله های گرمایی در پائین ترین سطح در تست BL-44 65شکل 5-9 دمای میله های گرمایی در سطح میانی در تست BL-34 66شکل 5-10 دمای میله های گرمایی در سطح میانی در تست BL-44 66شکل 5-11 دمای میله های گرمایی در بالاترین سطح در تست BL-3467شکل 5-12 دمای میله های گرمایی در بالا ترین سطح در تست BL-4467شکل 5-13 : روند تغییرات محتوای جرمی در تست BL-3468شکل 5-14 : روند تغییرات محتوای جرمی در تست BL-4468شکل 5-15 : تغییرات سطح خنک کننده در قسمت بالابرنده محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-34............................ 69شکل 5-16 : تغییرات سطح خنک کننده در قسمت بالابرنده محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-44................................. 69شکل 5-17 : تغییرات level down commer در مولد بخار در تست BL-34 70شکل 5-18 : تغییرات level down commer در مولد بخار در تست BL-44 70شکل 5-19 : اختلاف فشار ورودی و خروجی مولد بخار برای مدار سالم در تست BL-34.................................. 71شکل 5-20 : اختلاف فشار ورودی و خروجی مولد بخار برای مدار سالم در تست BL-44.................................. 71شکل 5-21 : اختلاف فشار مدار آب بند در تست BL-34. 72شکل 5-22 : اختلاف فشار مدار آب بند در تست BL-44. 72شکل 5-23 : اختلاف فشاردرورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U- شکلدرتست BL-34................................... 73شکل 5-24 : اختلاف فشاردرورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U- شکل درتست BL-44................................... 73عنوان صفحه شکل 5-25 : سطح فشارنده درتست BL-34............. 74شکل 5-26 : سطح فشارنده درتست BL-34............. 74شکل 5-29 نمودار AA پارامترها در تست BL-34...... 80شکل 5-30 نمودار AA پارامترهادر تست BL-44....... 82شکل 5-32 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای ورودی قلب تست BL-34............. 84شکل 5-33 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای خروجی قلب تست BL-34............. 85شکل 5-34 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میلههای گرمایی در پایینترین سطح تست BL-3486شکل5-35 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در سطح میانی تست BL-34.. 87شکل 5-36 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در بالاترینترین سطح تست BL-34 88شکل 5-37 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات محتوی جرمی در تست BL-34............. 89شکل 5-38 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات سطح خنک کننده در محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-34 90شکل 5-39 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات Level Down Commer در تست BL-34............ 91شکل 5-40 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی و خروجی مدار سالم در تست BL-3492شکل 5-41 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار مدار آببند در تست BL-34......... 93عنوان صفحه شکل 5-42 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U-شکل در تست BL-34............................................. 94شکل 5-43 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی سطح فشارنده در تست BL-34..................... 95شکل 5-44 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات فشار مدار اولیه تست BL-44............ 96شکل5 -45 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای ورودی قلب تست BL-44............. 97شکل 5-46 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای خروجی قلب تست BL-44............. 98شکل5-47 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در پایینترین سطح تست BL-4499شکل5-48 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در سطح میانی تست BL-44100شکل5-49 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در بالاترینترین سطح تست BL-44 101شکل5-50 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات محتوی جرمی در تست BL-44............. 102شکل 5-51 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات سطح خنک کننده در محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-44 103شکل5-52 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات Level Down Commer در تست BL-44.......... 104شکل 5-53 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی و خروجی مدار سالم در تست BL-44105عنوان صفحه شکل 5-54 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار مدار آببند در تست BL-44......... 106شکل 5-55 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U-شکل در تست BL-44............................................ 107شکل5-56 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی سطح فشارنده در تست BL-44.................... 108شکل 5-57 نمودار رگرسیون پارامترهای خام زمانی 1تا 13 تست BL-34115شکل 5-58 نمودار رگرسیون تقریبهای ویولت پارامترهای 1تا 13 تست BL-34............................................ 122شکل 5-59 نمودار رگرسیون جمع جزییات ویولت پارامترهای 1تا 13 تست BL-34........................................ 128 1-1-کلیات امروز استفاده از صنعت هسته ای با سرعت قابل توجه ای رو به رشد است و تعداد نیروگاه های هستهای از نسلهای مختلف در حال افزایش است. اما مهمترین مساله در طراحی نیروگاه هستهای مسائل ایمنی آنها است که از همان ابتدا با حوادثی که در نقاط مختلف رخ داده، مورد توجه قرار گرفته است و همواره دست اندرکاران دراین زمینه برای داشتن یک نیروگاه هستهای راکتور تا حد امکان ایمن در تلاش بوده اند. البته هر چند ممکن است احتمال رخ دادن حوادث در نیروگاه هسته ای بسیار کم باشد ولی هیچ گاه این احتمال به صفر نمی رسد و با توجه به این موضوع باید به این نکته پرداخته شود که در صورت بروز حوادث، پارامتر های موجود در راکتور از جمله دما و فشار چگونه تغییر می کنند و چه عملیاتی باید برای کنترل آنها انجام داد. به این منظور در بسیاری از نقاط مختلف دنیا تاسیسات گوناگونی با استفاده از مدل راکتورهای موجود در ابعاد کوچک طراحی و ساخته شده است حوادث احتمالی موجود در راکتور را مورد مطالعه قرار می دهند. که از آن جمله می توان به تاسیسات LOBI,BETHSY,SPES,LSTF/ROSA اشاره کرد [1].در این راستا همچنین سعی بر این بوده است که بتوان حوادث راکتور را با کدهای محاسباتی ترموهیدرولیک و نوترونی در دسترس، شبیه سازی کرد و به بررسی و ارزیابی پارامترهای آن پرداخت که البته برای رسیدن به قابلیت اعتماد بالاتر و صرف زمان کمتر برای شبیه سازی نیروگاه های هسته ای، لازم است که کد های محاسباتی مورد ارزیابی قرار گیرد و مدل های پیشرفتهتر آن ساخته شود. از جمله این کدها میتوان RELAP,DRUFANو CATHARE را نام برد که با آنالیز آنها با توجه به روش های موجود، مدلهای تصحیح شده به وجود آمده اند[2]. همچنان این بررسی برای بهبود و گسترش کدها همواره مورد توجه قرار گرفته است. آنالیز و تحلیل کدها با توجه به دادههای تجربی موجود و مقایسه با دادههای به دست آمده از محاسبات انجام میشود.برای بررسی دقت کمی محاسبات از روش های متعددی از جمله تبدیل سریع فوریه(Fast Fourier Transform (FFT) ) استفاده میشود و نتایج آن میتواند در ارزیابی عدم یقین مدلسازی نیروگاههای هستهای استفاده گردد.یکی از روش هایی که به تازگی در پردازش سیگنال مورد توجه قرار گرفته است آنالیز موجک (Discrete wavelet Transform(DWT))است که در این تحقیق سعی شده است که با توجه به ویژگی های این آنالیز و مزیت آن بر تبدیل فوریه در بررسی دقت کمی کدها از این روش استفاده شود. 2-1- مطالعات انجام شده مطالعات گسترده ای در زمینه بررسی کد های محاسباتی از جمله RELAP در دهه های اخیر انجام گرفته است. به طوری که توسعه و پیشرفت این کدها با استفاده از دادههای آزمایشگاهی تاسیساتLOFT,PBF انجام گرفته است. در دهه هفتاد بخش هستهای دانشگاه پیزا ایتالیا،DCMC ، فعالیت های قابل توجهی را در زمینه ارزیابی کدهای ترموهیدرولیکی انجام داده است. تقریبا اولین مطالعات در این زمینه در سال 1966 توسط داریا و بوالینی آغاز گردید. در این پروژه با شبیه سازی حوادث از دست رفتن خنک کننده با شکستگی های کوچک در نیروگاه های آب جوشان و حوادث گردش طبیعی در راکتورهای آب تحت فشار به ارزیابی کد RELAP پرداخته شد، که گزارش آن در سال 1992 به چاپ رسیده است [3].در سال 1986 تفاهم نامه مشترکی بین DCMN و کمیسیون اروپایی امضا شد که این همکاری سر آغاز یک همکاری پر ثمر در راستای پیشرفت کدهای محاسباتی بوده است [4].بسیاری از مطالعات در زمینه بررسی دقت کد ها توسط داریا انجام شده است که عمدهترین آنها گزارشی است که در سال 1992 در اولین نشست جامعه هستهای در کشور اسلونی ارائه شد. در این گزارش به بررسی دو کد RELAP وCATHARE با استفاده از آزمایشات LOBI پرداخته شده که در جداولی این مجموعه آزمایشات، که با کد محاسباتی RELAP وCATHARE شبیه سازی شده، آمده است. در زیر این جداول را میتوان مشاهده کرد. جدول 1-1 شبیه سازی های انجام شده با کد CATHARE و جدول 1-2 تست های شبیه سازی شده با کد RELAP را نمایش میدهد.در این گزارش بخش وسیعی از حوادث، شامل حادثه کاهش خنک کننده و یا حالتهای گذر پوشش داده شده است اما بیشتر توجهات بر روی دو تست BL-21 و BT-03 متمرکز شده است. تست BL-21 یک حادثه شکستگی در لوله مولد بخار را با 0.4 درصد شکستگی شبیه سازی میکند و BT-03 یک گذرا بدون خاموشی همراه با از دست رفتن خنک کننده بدون داشتن سیستم تزریق فشار بالا را بررسی مینماید [4]. جدول 1-1: تعدادی از تست هایLOBI که توسط کد CATHARE شبیه سازی شده [4]. جدول 1-2: تعدادی از تست هایLOBIکه توسط کد RELAP شبیه سازی شده است[4]. یکی از کارهایی که در این زمینه انجام شده است، مقاله ای است که با همکاری برگس،داریا و کارلوس2 تهیه و در سال 2000 در سمینار کاربر بین المللی RELAP ارائه شده است. این مقاله به بررسی کد RELAP5/MOD3.2 با استفاده از تست A1-93، که یک حادثه کاهش خنک کننده با شکستگی 2 درصد در پایه سرد بدون بکارگیری سیستم تزریق فشار بالا و با سیستم تزریق انباشتگر که با رسیدن فشار اولیه سیستم به 27bar آغاز به کار میکند، میپردازد. سپس با روش FFT دقت کمی کد را ارزیابی میکند[5]. در روش FFT، دو فاکتور AAو WF بیان کننده دقت کد میباشد، که در فصول آتی به طور کامل به معرفی این دو پارامتر میپردازیم. علاوه بر مقالهی بالا از جمله مقالات دیگری که در آن با استفاده از روش FFT به بررسی و آنالیز دقت کمی دادههای به دست آمده از کدها پرداخته شده، میتوان به مقاله ی حداد، پیروزمند و ایوبیان اشاره کرد که در آن دقت کمی محاسبات Burn Up به دست آمده از کدهای WIMS وORIGIN برای مجموعه سوخت BNPP با استفاده از روش FFTبررسی شده است، که در سال 2008 به چاپ رسیده است [6]. همچنین در مقاله ای دیگر مروری کلی بر ارزیابی دقت کمی با استفاده از FFT توسط ماوکو، داریا و پروسک صورت گرفته است [7].همانطور که اشاره شد برای ارزیابی خروجی کدهای شبیهساز از روشهای متفاوتی استفاده میشود. به همین منظور مطالعاتی در این زمینه در صنایع مختلف صورت پذیرفته است که در اینجا به آنها میپردازیم.در چندین تحقیق از روش مبتنی بر تبدیل فوریه سریع برای ارزیابی خروجی کدهای شبیهساز استفاده شده است. این گزینه، روشی آسان برای فهم راحت، برای استفاده و مستقل از کاربر است و آشکارا زمانی که شبیهساز نیاز به توسعه دارد، نشان میدهد. روش یادشده اندازهگیری، ناهمخوانیهای پیشبینی و دقت یا صحت کمّیکردن را در حوزه فرکانس نشان میدهد. ضریب مقبولیت محاسبات کد بر مبنای چند ده هزار محاسبات کد تعیین شده است. نتایج حاصل از به کارگیری این روش نشان میدهد که مقایسه کمّی میان نتایج کد ترموهیدرولیک و اندازهگیریهای تجربی با ارزیابی کیفی به تصمیمگیری این که شبیهسازی نیاز به توسعه دارد یا نه کمک میکند[8].یکی از روشهای اخیر برای ارزیابی تشابه سری های زمانی در پایگاه داده هایی که از منابع تحقیق بدست آمده استفاده از روشهای FFT و DWT بررسی و امکان استفاده از DWT بجای FFT پیشنهاد گردیده است. نتایج حاصل از تبدیل ویولت گسسته چندین مزایا دارد که یکی از آنها پیچیدگی کمتر تبدیل ویولت گسسته نسبت به تبدیل فوریه گسسته است. [9].در تحقیق دیگری از روش ویولت برای بررسی سریهای زمانی استفاده شده است. در مورد تبدیل ویولت متقاطع و وابستگی ویولت برای امتحان روابط در فضای زمان فرکانس میان دو سری زمانی بحث میگردد. مثالی از شاخص نوسانات قطبی و بیشینه گسترش یخ دریای بالتیک، که این روش برای اثبات مفید بودن آن بر روی این دادهها اعمال میشود . روش مونت کارلو نیز برای ارزیابی مفهوم آماری در مقابل اغتشاشات زمینه استفاده میشود [10].
بکارگیری روش DWT در آنالیز کمی داده های حاصل از کدهای ترموهیدرولیک word
یکی از مسائل مهم درتمامی نیروگاههای هستهای بحث ایمنی تاسیسات میباشد.کدهای ترموهیدرولیکی در سه دهه اخیر در طراحی ، عملکرد، صدور مجوز بهره برداری و ایمنی تاسیسات هستهای به شدت مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که نتایج ارائه شده از کدها همواره دارای خطا می باشد، در نتیجه بررسی دقتهای محاسباتی آنها لازم و ضروری به نظر میرسد. ارزیابی کدها شامل ارزیابی کمی و کیفی میشود. در این پژوهش با روشهای اخیر در مقایسه سریهای زمانی صحت دادههای به دست آمده از تجهیزات آزمایشی لوپ ترموهیدرولیکی "LOBI" به صورت کمی مقایسه و نتیجه گیری گردیده است. در این پروژه ابتدا نتایج حاصل از دو تست از سری تستهای آزمایشگاهی LOBI بوسیله ی کد RELAP و داده های آزمایشی برای سیزده پارامتر تهیه و پس از مرتب سازی و بهینه سازی ارزیابی کیفی و کمی انجام شده است.در روش کیفی پارامترهای آزمایشگاهی و محاسباتی بوسیله نمودار آورده شده است و به صورت شهودی و کلی میتوان گفت که روند تغیرات پارامتر ها توسط کد به خوبی انجام شده است. در بررسی کمی داده ها از دو روش FFT و DWT استفاده گردیده و نتایج نشان میدهد که قابلیت پیش گویی حوادث توسط کد ترموهیدرولیکی RELAP بسیار مناسب است. مقایسه کمی FFT قبلاً توسط دکتر کمال حداد و همکارانش انجام شده و در این پژوهش با روش DWT مقایسه کمی دادهها انجام گردیده است. جهت انالیز کمی، تبدیل ویولت برای استخراج اطلاعات زمانی و مکانی بکار گرفته شد . پس از اعمال تبدیل ویولتهای مختلف بر روی پارامترها بهینهترین حالت DB4 با رزولوشن 4 تعیین گردید. با در دست داشتن Aproximate , 4 Details برای هر پارامتر نیاز به تعریف معیاری جهت بررسی کمی کد بود ، با توجه بهاینکه در مطالعه قبلی معیار AA تعریف شده بود این معیار بر روی , Aproximaite , 4 Details مجموع Detailهای حاصل از تبدیل ویولت اعمال گردید ، نتیجه مناسبی را در اختیار قرار نداد. با توجه به نیاز تعریف معیار جدید ، معیارهای مختلف همچون اختلاف دادهها و Norm آنها بررسی شد . نهایتاً Norm پارامترهای محاسباتی و آزمایشگاهی به عنوان معیار جدید انتخاب گردید.نتیجه حاصل از این مطالعه بدست آوردن روش جدیدی جهت بررسی کمی کدهای آنالیز هستهای میباشد ، که در این روش تبدیل موجک جزئی ( DWT ) به عنوان معیار جدیدی تعیین گردید که بتوان آنالیزهای کمی را انجام داد. فهرست مطالب عنوان صفحه فصل اول: مقدمه1-1-مقدمه.................................... 22-1- مطالعات انجام شده....................... 31-3- اهداف پژوهش............................. 81-4- مراحل انجام پژوهش....................... 9 فصل دوم : بررسی تاسیسات آزمایشگاهی تست LOBI2-1- مقدمه................................... 112-2- تاسیسات LOBI-MOD2....................... 132-3- مولفه های مکانیکی....................... 142-4- مدلسازی محفظه تحت فشار.................. 152-5- قلب راکتور.............................. 162-6-پمپ های خنک کننده اصلی................... 162-7- مولد بخار............................... 162-8-فشارنده.................................. 172-9- سیستم تزریق ایمنی....................... 182-10 شکستگی در لولههای مدار اول............. 192-11 مدلسازی Blowdown......................... 202-12 حادثه از دست رفتن خنک کننده در تاسیسات LOBI 22عنوان صفحه فصل سوم : آشنایی با روشهای کمی جهت بررسی دقت کد RELAP3-1- مقدمه................................... 283-2- تبدیل فوریه............................. 293-3- تبدیل فوریه زمان - کوتاه................ 323-3- آنالیز چند رزولوشنی..................... 353-4- تبدیل ویولت یک بعدی..................... 363-4-1- تبديل ويولت پيوسته.................... 363-4-2- رزولوشن در صفحه زمان فركانس........... 383-4-3- روابط رياضي تبديل ويولت............... 403-4-4- عكس تبديل ويولت....................... 433-4-5- گسستهسازي تبديل ويولت پيوسته.......... 433-4-5-تبديل ويولت گسسته...................... 45 فصل چهار م: روش انجام کار1-4- مقدمه................................... 502-4- استخراج داده ها......................... 504-2-بررسی کد با آنالیز های کمی............... 534-2-1- استفاده از تبدیل فوریه سریع در محاسبه دقت کد 534-2-2- استفاده از تبدیل ویولت در محاسبه دقت کد58 فصل پنجم : محاسبات و نتایج5-1-مقدمه.................................... 605-2- آنالیز کیفی نتایج....................... 605-3 : نتایج بدست آمده سریع فوریه............. 75عنوان صفحه 5-4 نتایج حاصل از آنالیز کمی تبدیل ویولت..... 775-5-نتایج................................... 1315-6-پیشنهادات............................... 132 فهرست منابع و مآخذ............................ 133 فهرست جدولها عنوان صفحه جدول 1-1: تعدادی از تست هایLOBI که توسط کد CATHARE شبیه سازی شده............................................... 4جدول 1-2: تعدادی از تست هایLOBIکه توسط کد RELAP شبیه سازی شده است........................................... 5جدول2-1:پارامترهای عملیاتی و طراحی LOBI-MOD2 13جدول 2-2: خلاصه ای از خصوصیات تست های LOBI 24جدول 2-3:سناریوی حوادث در تست BL-34 25جدول2-4: سناریو حوادث برای تست BL-44 26جدول 4-1:پارامترهای مورد بررسی............... 51جدول 4- 2 – فاکتور وزنی برخی از پارامترها برای آنالیز کمی 56جدول 4-3-مقایسه AAtot با K و تعیین قابلیت کد 58جدول 5-1 نتایج حاصل از آنالیز تبدیل سریع فوریه برای تست BL-3476جدول 5-2 نتایج حاصل از آنالیز تبدیل سریع فوریه برای تست BL-4476جدول 5-3 : مقادیر AA مقادیر تقریب و جزییات تست BL-34 77جدول 5-4 : مقادیر AA مقادیر تقریب و جزییات تست BL-44 78جدول 5-5 تعیین پارامتر های خوب و ضعیف 129جدول 5-6 معیار کمی ویولت.................... 130جدول 5-7 بررسی پارامترهای تست BL-44 بر اساس معیار ویولت بدست آمده............................................ 131 فهرست شکلها عنوان صفحه شکل 2-1: تاسیسات تست LOBI-MOD2................ 18شکل 2-2:نمودار P-V ایده آل.................... 21شکل 3-1 :سیگنال ایستا........................ 31شکل3-2 : الف. سیگنال ایستا ب. سیگنال نا ایستا32شکل 3-3- نمایش گرافیکی نحوه پنجره کردن سیگنال غیر ایستا به منظور محاسبه تبدیل فوریه زمان – کوتاه..... 34شكل3- 4 تبديلويولتپيوسته سيگنالهايايستاوناايستاي 38شکل 3-5 : توصيفهايمختلف رزولوشندرصفحاتزمان،فركانسوزمان-فركانس رابرايتبديلهايمختلف......................... 40شکل3-6- نمایش تبدیل ویولت معادله 3-18........ 45شکل 3-7-نمایش روشبانكفيلتر................... 48شکل4-1- نمونه استخراج داده های آزمایشگاهی.... 52شکل 5-1 : تغییرات فشار مدار اولیه برای تست BL-3461شکل 5-2 : تغییرات فشار مدار اولیه برای تست BL-4461شکل 5-3 : تغییرات دمای ورودی قلب در تست BL-34.. 62شکل 5-4 : تغییرات دمای ورودی قلب در تست BL-44. 62شکل 5-5 : دمای خروجی از قلب در تست BL-34...... 63شکل 5-6 : دمای خروجی از قلب در تست BL-44....... 63عنوان صفحه شکل 5-7 دمای میله های گرمایی در پائین ترین سطح در تست BL-34 65شکل 5-8 دمای میله های گرمایی در پائین ترین سطح در تست BL-44 65شکل 5-9 دمای میله های گرمایی در سطح میانی در تست BL-34 66شکل 5-10 دمای میله های گرمایی در سطح میانی در تست BL-44 66شکل 5-11 دمای میله های گرمایی در بالاترین سطح در تست BL-3467شکل 5-12 دمای میله های گرمایی در بالا ترین سطح در تست BL-4467شکل 5-13 : روند تغییرات محتوای جرمی در تست BL-3468شکل 5-14 : روند تغییرات محتوای جرمی در تست BL-4468شکل 5-15 : تغییرات سطح خنک کننده در قسمت بالابرنده محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-34............................ 69شکل 5-16 : تغییرات سطح خنک کننده در قسمت بالابرنده محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-44................................. 69شکل 5-17 : تغییرات level down commer در مولد بخار در تست BL-34 70شکل 5-18 : تغییرات level down commer در مولد بخار در تست BL-44 70شکل 5-19 : اختلاف فشار ورودی و خروجی مولد بخار برای مدار سالم در تست BL-34.................................. 71شکل 5-20 : اختلاف فشار ورودی و خروجی مولد بخار برای مدار سالم در تست BL-44.................................. 71شکل 5-21 : اختلاف فشار مدار آب بند در تست BL-34. 72شکل 5-22 : اختلاف فشار مدار آب بند در تست BL-44. 72شکل 5-23 : اختلاف فشاردرورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U- شکلدرتست BL-34................................... 73شکل 5-24 : اختلاف فشاردرورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U- شکل درتست BL-44................................... 73عنوان صفحه شکل 5-25 : سطح فشارنده درتست BL-34............. 74شکل 5-26 : سطح فشارنده درتست BL-34............. 74شکل 5-29 نمودار AA پارامترها در تست BL-34...... 80شکل 5-30 نمودار AA پارامترهادر تست BL-44....... 82شکل 5-32 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای ورودی قلب تست BL-34............. 84شکل 5-33 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای خروجی قلب تست BL-34............. 85شکل 5-34 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میلههای گرمایی در پایینترین سطح تست BL-3486شکل5-35 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در سطح میانی تست BL-34.. 87شکل 5-36 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در بالاترینترین سطح تست BL-34 88شکل 5-37 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات محتوی جرمی در تست BL-34............. 89شکل 5-38 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات سطح خنک کننده در محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-34 90شکل 5-39 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات Level Down Commer در تست BL-34............ 91شکل 5-40 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی و خروجی مدار سالم در تست BL-3492شکل 5-41 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار مدار آببند در تست BL-34......... 93عنوان صفحه شکل 5-42 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U-شکل در تست BL-34............................................. 94شکل 5-43 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی سطح فشارنده در تست BL-34..................... 95شکل 5-44 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات فشار مدار اولیه تست BL-44............ 96شکل5 -45 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای ورودی قلب تست BL-44............. 97شکل 5-46 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات دمای خروجی قلب تست BL-44............. 98شکل5-47 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در پایینترین سطح تست BL-4499شکل5-48 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در سطح میانی تست BL-44100شکل5-49 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی دمای میله های گرمایی در بالاترینترین سطح تست BL-44 101شکل5-50 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات محتوی جرمی در تست BL-44............. 102شکل 5-51 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات سطح خنک کننده در محفظه اصلی تحت فشار در تست BL-44 103شکل5-52 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی تغییرات Level Down Commer در تست BL-44.......... 104شکل 5-53 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی و خروجی مدار سالم در تست BL-44105عنوان صفحه شکل 5-54 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار مدار آببند در تست BL-44......... 106شکل 5-55 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی اختلاف فشار ورودی محفظه مولد بخار و بالای تیوپ U-شکل در تست BL-44............................................ 107شکل5-56 نمودار تقریبها و جزییات ویولت داده های محاسباتی و آزمایشگاهی سطح فشارنده در تست BL-44.................... 108شکل 5-57 نمودار رگرسیون پارامترهای خام زمانی 1تا 13 تست BL-34115شکل 5-58 نمودار رگرسیون تقریبهای ویولت پارامترهای 1تا 13 تست BL-34............................................ 122شکل 5-59 نمودار رگرسیون جمع جزییات ویولت پارامترهای 1تا 13 تست BL-34........................................ 128 1-1-کلیات امروز استفاده از صنعت هسته ای با سرعت قابل توجه ای رو به رشد است و تعداد نیروگاه های هستهای از نسلهای مختلف در حال افزایش است. اما مهمترین مساله در طراحی نیروگاه هستهای مسائل ایمنی آنها است که از همان ابتدا با حوادثی که در نقاط مختلف رخ داده، مورد توجه قرار گرفته است و همواره دست اندرکاران دراین زمینه برای داشتن یک نیروگاه هستهای راکتور تا حد امکان ایمن در تلاش بوده اند. البته هر چند ممکن است احتمال رخ دادن حوادث در نیروگاه هسته ای بسیار کم باشد ولی هیچ گاه این احتمال به صفر نمی رسد و با توجه به این موضوع باید به این نکته پرداخته شود که در صورت بروز حوادث، پارامتر های موجود در راکتور از جمله دما و فشار چگونه تغییر می کنند و چه عملیاتی باید برای کنترل آنها انجام داد. به این منظور در بسیاری از نقاط مختلف دنیا تاسیسات گوناگونی با استفاده از مدل راکتورهای موجود در ابعاد کوچک طراحی و ساخته شده است حوادث احتمالی موجود در راکتور را مورد مطالعه قرار می دهند. که از آن جمله می توان به تاسیسات LOBI,BETHSY,SPES,LSTF/ROSA اشاره کرد [1].در این راستا همچنین سعی بر این بوده است که بتوان حوادث راکتور را با کدهای محاسباتی ترموهیدرولیک و نوترونی در دسترس، شبیه سازی کرد و به بررسی و ارزیابی پارامترهای آن پرداخت که البته برای رسیدن به قابلیت اعتماد بالاتر و صرف زمان کمتر برای شبیه سازی نیروگاه های هسته ای، لازم است که کد های محاسباتی مورد ارزیابی قرار گیرد و مدل های پیشرفتهتر آن ساخته شود. از جمله این کدها میتوان RELAP,DRUFANو CATHARE را نام برد که با آنالیز آنها با توجه به روش های موجود، مدلهای تصحیح شده به وجود آمده اند[2]. همچنان این بررسی برای بهبود و گسترش کدها همواره مورد توجه قرار گرفته است. آنالیز و تحلیل کدها با توجه به دادههای تجربی موجود و مقایسه با دادههای به دست آمده از محاسبات انجام میشود.برای بررسی دقت کمی محاسبات از روش های متعددی از جمله تبدیل سریع فوریه(Fast Fourier Transform (FFT) ) استفاده میشود و نتایج آن میتواند در ارزیابی عدم یقین مدلسازی نیروگاههای هستهای استفاده گردد.یکی از روش هایی که به تازگی در پردازش سیگنال مورد توجه قرار گرفته است آنالیز موجک (Discrete wavelet Transform(DWT))است که در این تحقیق سعی شده است که با توجه به ویژگی های این آنالیز و مزیت آن بر تبدیل فوریه در بررسی دقت کمی کدها از این روش استفاده شود. 2-1- مطالعات انجام شده مطالعات گسترده ای در زمینه بررسی کد های محاسباتی از جمله RELAP در دهه های اخیر انجام گرفته است. به طوری که توسعه و پیشرفت این کدها با استفاده از دادههای آزمایشگاهی تاسیساتLOFT,PBF انجام گرفته است. در دهه هفتاد بخش هستهای دانشگاه پیزا ایتالیا،DCMC ، فعالیت های قابل توجهی را در زمینه ارزیابی کدهای ترموهیدرولیکی انجام داده است. تقریبا اولین مطالعات در این زمینه در سال 1966 توسط داریا و بوالینی آغاز گردید. در این پروژه با شبیه سازی حوادث از دست رفتن خنک کننده با شکستگی های کوچک در نیروگاه های آب جوشان و حوادث گردش طبیعی در راکتورهای آب تحت فشار به ارزیابی کد RELAP پرداخته شد، که گزارش آن در سال 1992 به چاپ رسیده است [3].در سال 1986 تفاهم نامه مشترکی بین DCMN و کمیسیون اروپایی امضا شد که این همکاری سر آغاز یک همکاری پر ثمر در راستای پیشرفت کدهای محاسباتی بوده است [4].بسیاری از مطالعات در زمینه بررسی دقت کد ها توسط داریا انجام شده است که عمدهترین آنها گزارشی است که در سال 1992 در اولین نشست جامعه هستهای در کشور اسلونی ارائه شد. در این گزارش به بررسی دو کد RELAP وCATHARE با استفاده از آزمایشات LOBI پرداخته شده که در جداولی این مجموعه آزمایشات، که با کد محاسباتی RELAP وCATHARE شبیه سازی شده، آمده است. در زیر این جداول را میتوان مشاهده کرد. جدول 1-1 شبیه سازی های انجام شده با کد CATHARE و جدول 1-2 تست های شبیه سازی شده با کد RELAP را نمایش میدهد.در این گزارش بخش وسیعی از حوادث، شامل حادثه کاهش خنک کننده و یا حالتهای گذر پوشش داده شده است اما بیشتر توجهات بر روی دو تست BL-21 و BT-03 متمرکز شده است. تست BL-21 یک حادثه شکستگی در لوله مولد بخار را با 0.4 درصد شکستگی شبیه سازی میکند و BT-03 یک گذرا بدون خاموشی همراه با از دست رفتن خنک کننده بدون داشتن سیستم تزریق فشار بالا را بررسی مینماید [4]. جدول 1-1: تعدادی از تست هایLOBI که توسط کد CATHARE شبیه سازی شده [4]. جدول 1-2: تعدادی از تست هایLOBIکه توسط کد RELAP شبیه سازی شده است[4]. یکی از کارهایی که در این زمینه انجام شده است، مقاله ای است که با همکاری برگس،داریا و کارلوس2 تهیه و در سال 2000 در سمینار کاربر بین المللی RELAP ارائه شده است. این مقاله به بررسی کد RELAP5/MOD3.2 با استفاده از تست A1-93، که یک حادثه کاهش خنک کننده با شکستگی 2 درصد در پایه سرد بدون بکارگیری سیستم تزریق فشار بالا و با سیستم تزریق انباشتگر که با رسیدن فشار اولیه سیستم به 27bar آغاز به کار میکند، میپردازد. سپس با روش FFT دقت کمی کد را ارزیابی میکند[5]. در روش FFT، دو فاکتور AAو WF بیان کننده دقت کد میباشد، که در فصول آتی به طور کامل به معرفی این دو پارامتر میپردازیم. علاوه بر مقالهی بالا از جمله مقالات دیگری که در آن با استفاده از روش FFT به بررسی و آنالیز دقت کمی دادههای به دست آمده از کدها پرداخته شده، میتوان به مقاله ی حداد، پیروزمند و ایوبیان اشاره کرد که در آن دقت کمی محاسبات Burn Up به دست آمده از کدهای WIMS وORIGIN برای مجموعه سوخت BNPP با استفاده از روش FFTبررسی شده است، که در سال 2008 به چاپ رسیده است [6]. همچنین در مقاله ای دیگر مروری کلی بر ارزیابی دقت کمی با استفاده از FFT توسط ماوکو، داریا و پروسک صورت گرفته است [7].همانطور که اشاره شد برای ارزیابی خروجی کدهای شبیهساز از روشهای متفاوتی استفاده میشود. به همین منظور مطالعاتی در این زمینه در صنایع مختلف صورت پذیرفته است که در اینجا به آنها میپردازیم.در چندین تحقیق از روش مبتنی بر تبدیل فوریه سریع برای ارزیابی خروجی کدهای شبیهساز استفاده شده است. این گزینه، روشی آسان برای فهم راحت، برای استفاده و مستقل از کاربر است و آشکارا زمانی که شبیهساز نیاز به توسعه دارد، نشان میدهد. روش یادشده اندازهگیری، ناهمخوانیهای پیشبینی و دقت یا صحت کمّیکردن را در حوزه فرکانس نشان میدهد. ضریب مقبولیت محاسبات کد بر مبنای چند ده هزار محاسبات کد تعیین شده است. نتایج حاصل از به کارگیری این روش نشان میدهد که مقایسه کمّی میان نتایج کد ترموهیدرولیک و اندازهگیریهای تجربی با ارزیابی کیفی به تصمیمگیری این که شبیهسازی نیاز به توسعه دارد یا نه کمک میکند[8].یکی از روشهای اخیر برای ارزیابی تشابه سری های زمانی در پایگاه داده هایی که از منابع تحقیق بدست آمده استفاده از روشهای FFT و DWT بررسی و امکان استفاده از DWT بجای FFT پیشنهاد گردیده است. نتایج حاصل از تبدیل ویولت گسسته چندین مزایا دارد که یکی از آنها پیچیدگی کمتر تبدیل ویولت گسسته نسبت به تبدیل فوریه گسسته است. [9].در تحقیق دیگری از روش ویولت برای بررسی سریهای زمانی استفاده شده است. در مورد تبدیل ویولت متقاطع و وابستگی ویولت برای امتحان روابط در فضای زمان فرکانس میان دو سری زمانی بحث میگردد. مثالی از شاخص نوسانات قطبی و بیشینه گسترش یخ دریای بالتیک، که این روش برای اثبات مفید بودن آن بر روی این دادهها اعمال میشود . روش مونت کارلو نیز برای ارزیابی مفهوم آماری در مقابل اغتشاشات زمینه استفاده میشود [10].