鈉冷快堆瞬態(tài)熱工水力及安全分析程序開發(fā)

秋穗正，張大林，宋 蘋，王式保，梁 禹，王心安，周 磊，劉雅鵬

(西安交通大學(xué) 動(dòng)力工程多相流國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710049)

鈉冷快堆是第4代核反應(yīng)堆中技術(shù)最成熟、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最豐富的堆型，具有閉式燃料循環(huán)和嬗變長(zhǎng)壽命放射性廢料的優(yōu)勢(shì)，因而在核能可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中占有重要地位。鈉冷快堆瞬態(tài)熱工水力及安全特性的研究在鈉冷快堆設(shè)計(jì)研發(fā)和安全評(píng)審中具有重要的作用，是國(guó)際上從事鈉冷快堆研發(fā)國(guó)家的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

然而，由于鈉冷快堆采用液態(tài)金屬為工質(zhì)，其高導(dǎo)熱性和低Pr的特征以及鈉冷快堆特有的熱工水力現(xiàn)象，在壓水堆設(shè)計(jì)和安全分析中廣泛適用的瞬態(tài)熱工水力和安全分析程序不再適用。因此，世界各國(guó)針對(duì)鈉冷快堆瞬態(tài)熱工水力和安全分析，開發(fā)了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一維或三維程序，如美國(guó)的SAS4A[1-2]、法國(guó)的OASIS[3]和TRIO-U[4]、俄羅斯的RUBIN和GRIF[5]等，并開展了一系列堆內(nèi)或堆外實(shí)驗(yàn)，對(duì)開發(fā)的程序進(jìn)行驗(yàn)證，如美國(guó)的EBR-Ⅱ失流事故實(shí)驗(yàn)[6]、法國(guó)的鳳凰堆自然循環(huán)實(shí)驗(yàn)[7]、日本的JOYO堆自然循環(huán)[8]和PLANDTL-DHX實(shí)驗(yàn)[9]等。由于國(guó)外快堆相關(guān)軟件的核心源碼不向中國(guó)開放，為適應(yīng)中國(guó)示范快堆研發(fā)的需要，中國(guó)原子能科學(xué)研究院針對(duì)示范快堆的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自主開發(fā)了鈉冷快堆系統(tǒng)分析程序FASYS[10]和FR-Sdaso[11]，并與華北電力大學(xué)合作開發(fā)了SAC-CFR程序[12]。哈爾濱工程大學(xué)針對(duì)中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆一回路設(shè)計(jì)，開發(fā)了穩(wěn)態(tài)分析程序[13]。西安交通大學(xué)在RELAP5 MOD3.2的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開發(fā)[14]，將其拓展到鈉冷快堆的計(jì)算分析。這些研究對(duì)于中國(guó)快堆軟件的自主可控做出了有益的探索。

西安交通大學(xué)在系統(tǒng)梳理國(guó)內(nèi)外最新研究經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮鈉冷快堆組件間耦合傳熱效應(yīng)、流量再分配效應(yīng)及局部三維效應(yīng)等，開發(fā)了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鈉冷快堆熱工水力瞬態(tài)分析程序THACS(transient thermal-hydraulic analysis code for sodium-cooled fast reactors)，程序經(jīng)過了豐富的V&V測(cè)試驗(yàn)證，具有更強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性，模型涵蓋了鈉冷快堆一回路、二回路、余熱排出系統(tǒng)中間回路及各回路內(nèi)所有的重要部件，可用于不同類型鈉冷快堆的瞬態(tài)熱工水力和安全分析。本文主要介紹THACS程序的數(shù)學(xué)物理模型、程序結(jié)構(gòu)及驗(yàn)證。

1 數(shù)學(xué)物理模型

為保證開發(fā)的鈉冷快堆熱工水力瞬態(tài)分析程序的通用性，以鈉冷快堆部件為基礎(chǔ)模塊，對(duì)鈉冷快堆一、二回路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進(jìn)行詳細(xì)建模。

1.1 堆芯功率模型

快中子反應(yīng)堆的中子物理方程與熱中子反應(yīng)堆相同，目前大多數(shù)的快中子反應(yīng)堆安全分析程序使用點(diǎn)堆模型[15]，假設(shè)堆芯的空間分布不變，時(shí)間和空間變量分離求解。為計(jì)算瞬態(tài)工況下堆芯功率的變化，建立了堆芯裂變功率模型[16]、衰變熱模型[17]以及反應(yīng)性反饋模型。

1) 裂變功率模型

(1)

(2)

式中：n為堆芯裂變功率，W；ρ為堆芯總反應(yīng)性；β為緩發(fā)中子總份額；Λ為瞬發(fā)中子壽命，s；λi為第i組緩發(fā)中子衰變常量，s-1；Ci為第i組緩發(fā)中子裂變功率，W；j為緩發(fā)中子組數(shù)，一般取6。

2) 衰變功率模型

(3)

式中：hi為第i組衰變熱功率，W；βhi為第i組衰變熱功率份額；λhi為第i組衰變熱衰變常量。

3) 反應(yīng)性反饋模型

考慮鈉冷快堆中主要的反饋包括燃料多普勒反饋、冷卻劑密度反饋、燃料軸向膨脹反饋、堆芯徑向膨脹反饋和控制棒、安全棒的密度反饋。

燃料的多普勒效應(yīng)：

(4)

式中：ρD為多普勒效應(yīng)引入的反應(yīng)性；k為反應(yīng)堆增殖因數(shù)；KD為多普勒常數(shù)；T為堆芯燃料的溫度，K。

冷卻劑密度反饋：

(5)

式中：ρvoid為冷卻劑密度反饋反應(yīng)性，冷卻劑沸騰時(shí)也稱失鈉反應(yīng)性；WNa為冷卻劑密度反饋系數(shù)；ρNa為鈉密度。

燃料軸向膨脹反饋：

(6)

式中：ρa(bǔ)x為燃料的軸向膨脹反饋反應(yīng)性；Rax為燃料的軸向膨脹反應(yīng)性系數(shù)；Hfuel0為穩(wěn)態(tài)時(shí)燃料的軸向高度，m；Hfuel為當(dāng)前時(shí)刻燃料的軸向高度，m。

堆芯徑向膨脹反饋：

(7)

式中：ρrad為堆芯的徑向膨脹反饋反應(yīng)性；Rrad為堆芯的徑向膨脹反應(yīng)性系數(shù)；R0為穩(wěn)態(tài)時(shí)堆芯支撐結(jié)構(gòu)半徑，m；R為當(dāng)前時(shí)刻堆芯支撐結(jié)構(gòu)半徑，m。

控制棒、安全棒密度反饋：

(8)

式中：ρa(bǔ)bs為控制棒、安全棒密度反饋反應(yīng)性；Wabs為控制棒、安全棒密度反應(yīng)性系數(shù)；ρa(bǔ)bsm為控制棒、安全棒密度，kg/m3。

1.2 堆芯熱工水力模型

鈉冷快堆采用帶有六邊形組件盒的封閉式組件設(shè)計(jì)，組件按照六邊形排布布置在池式堆芯內(nèi)，組件與組件之間通過其間的鈉進(jìn)行能量交換，而無質(zhì)量和動(dòng)量交換。鑒于鈉冷快堆封閉組件特點(diǎn)，開發(fā)了一種并聯(lián)多通道的堆芯熱工水力模型，將堆芯按照組件類型設(shè)置為多個(gè)通道，每個(gè)通道代表1種類型的組件，為進(jìn)一步準(zhǔn)確分析堆芯內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)燃料元件進(jìn)行精細(xì)建模(圖1)。

燃料棒(芯塊和包殼)統(tǒng)一導(dǎo)熱模型：

(9)

式中：ρ為燃料或包殼的密度，kg/m3；c為燃料或包殼的比熱容，J/(kg·K)；T為燃料或包殼的溫度，K；r為徑向位置，m；λ為燃料或包殼的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；QV為體積釋熱率，W/m3。

冷卻劑的質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程：

(10)

(11)

(12)

式中：w為通道內(nèi)質(zhì)量流量，kg/s；A為流通面積，m2；De為當(dāng)量直徑，m；z為冷卻劑軸向位置，m；ql為傳入冷卻劑的熱流密度，W/m2；Sc為包殼的濕周，m。

圖1 堆芯組件熱工水力模型Fig.1 Thermal-hydraulic model of core assembly

1.3 鈉池模型

鈉池結(jié)構(gòu)是鈉冷快堆與壓水堆的一個(gè)重要區(qū)別，鈉冷快堆中通常設(shè)熱鈉池和冷鈉池兩部分。在正常運(yùn)行工況下，堆芯出口和中間熱交換器出口的冷卻劑流量很大，冷、熱鈉池內(nèi)的分布比較均勻，在自然循環(huán)工況下，鈉池的冷卻劑流量很小，鈉池內(nèi)混合不充分會(huì)出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象。為精確模擬鈉池，開發(fā)了接管式多網(wǎng)格鈉池模型。國(guó)際上研究發(fā)現(xiàn)鈉池的分層多發(fā)生在冷卻劑進(jìn)出口位置附近[18-19]，因此鈉池的分層位置如圖2所示。

圖2 鈉池分層位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of layer division of sodium pool

借鑒RELAP5大空間流動(dòng)換熱模型，建立了鈉池多網(wǎng)格模型，既可描述池內(nèi)的熱分層現(xiàn)象，亦可兼得程序較快的計(jì)算速度。多網(wǎng)格模型中，采用控制體的劃分方式如圖3所示，軸向不同控制體之間通過接管連接，計(jì)算流動(dòng)和換熱，同時(shí)考慮由于密度差產(chǎn)生的浮升力對(duì)鈉池內(nèi)流動(dòng)的影響，主控制體考慮能量守恒和動(dòng)量守恒，控制方程如下。

軸向動(dòng)量方程：

(13)

徑向質(zhì)量守恒方程：

(14)

能量守恒方程：

(15)

圖3 熱鈉池多網(wǎng)格控制體Fig.3 Control volume of multi-grip hot pool

1.4 泵模型

鈉泵置于冷池中，汲取冷池內(nèi)的液體鈉，加壓后大部分流入高壓管，進(jìn)而進(jìn)入柵板聯(lián)箱。程序采用離心泵進(jìn)行計(jì)算，可直接輸入揚(yáng)程、流量、轉(zhuǎn)速或是用四象限類比曲線求解。離心泵的主要參數(shù)有泵的揚(yáng)程H、轉(zhuǎn)矩Thy、體積流量Q和角速度w。典型的四象限類比曲線如圖4所示。曲線以表格形式輸入，因變量作為自變量的函數(shù)由表格查找或線性內(nèi)插獲得。已知主泵的體積流量和轉(zhuǎn)速，利用泵的四象限特性類比曲線即可得到主泵的揚(yáng)程。

圖4 泵的四象限類比曲線Fig.4 Four-quadrant curve of pump

主泵的運(yùn)行方式通常選用泵轉(zhuǎn)速受控方式，一般有3種方式：1) 常轉(zhuǎn)速，當(dāng)w=0可模擬泵軸卡死；2) 轉(zhuǎn)速按用戶給出的時(shí)間表變化；3) 轉(zhuǎn)速由控制系統(tǒng)控制。

1.5 熱交換器模型

鈉冷快堆系統(tǒng)中存在多種熱交換器：一回路與中間回路之間、余熱排出系統(tǒng)與鈉池之間的鈉-鈉熱交換器，中間回路與水回路之間的鈉-水熱交換器，余熱排出系統(tǒng)與空氣之間鈉-空氣熱交換器。盡管各類型熱交換器中換熱介質(zhì)及相態(tài)不同，但鈉冷快堆系統(tǒng)中的熱交換器多為管殼式結(jié)構(gòu)，因此可通過建立熱交換器一、二次側(cè)不同介質(zhì)的流動(dòng)換熱模型和管壁的導(dǎo)熱模型來構(gòu)建不同熱交換器的數(shù)學(xué)模型。熱交換器一、二次側(cè)傳熱模型示意圖如圖5所示。

圖5 熱交換器一、二次側(cè)傳熱模型示意圖Fig.5 Schematic diagram of heat transfer model of heat exchangers’ primary and secondary sides

一、二次側(cè)流體的流動(dòng)換熱模型遵循流體的基本質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程，如式(10)～(12)所示。由于傳熱管壁的厚度很薄，軸向?qū)峥珊雎?，所以傳熱管壁的?dǎo)熱方程可簡(jiǎn)化為如下形式：

h1A1(T1-Tw1)-h2A2(Tw2-T2)

(16)

式中：ρw為管壁密度；Aw為傳熱面積；cp為管壁比定壓熱容；Tw為管壁溫度；h1為一次側(cè)傳熱系數(shù)；A1為一次側(cè)傳熱面積；T1為一次側(cè)流體溫度；Tw1為靠近一次側(cè)壁面溫度；h2為二次側(cè)傳熱系數(shù)；A2為二次側(cè)傳熱面積；T2為二次側(cè)流體溫度；Tw2為靠近二次側(cè)壁面溫度。

1.6 輔助模型

輔助模型主要包括各種材料和冷卻劑的物性參數(shù)模型、換熱系數(shù)模型和流動(dòng)阻力模型等。在鈉冷快堆系統(tǒng)中包含的冷卻劑工質(zhì)有3種：液態(tài)鈉、水以及空氣，目前鈉、水和空氣的物性已非常成熟，THACS程序使用的鈉物性來自Frin和Leibowitz的鈉物性手冊(cè)[20]，空氣物性來自PROPATH[21]12.1版本，水和水蒸氣物性關(guān)系式來源于IAPWS-IF97國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[22]。

鈉冷快堆系統(tǒng)中液態(tài)金屬鈉在圓管和棒束通道內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)下的換熱和阻力模型列于表1、2[23]。

表1 液鈉在圓管和棒束內(nèi)的換熱模型Table 1 Heat models of liquid sodium in pipes and bundles

表2 液鈉在圓管和棒束內(nèi)的阻力模型Table 2 Friction models of liquid sodium in pipes and bundles

2 數(shù)值算法與程序設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)值算法

通過鈉冷快堆系統(tǒng)的數(shù)學(xué)物理模型的建立，構(gòu)建了一套封閉的求解鈉冷快堆系統(tǒng)熱工水力特性的方程組，方程組的基本形式為各熱工水力參數(shù)對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，通過方程的離散可轉(zhuǎn)化為常微分方程組初值問題的求解：

(17)

本研究所建立的模型包括點(diǎn)堆中子動(dòng)力學(xué)模型和系統(tǒng)熱工水力模型，這些模型中瞬發(fā)中子的動(dòng)態(tài)過程最快，在10-7s量級(jí)，緩發(fā)中子次之，為10-4s量級(jí)，通道入出口壓力、流量、溫度的變化相對(duì)很慢，不同瞬態(tài)過程時(shí)間比達(dá)108甚至更高量級(jí)，該類方程組為病態(tài)或剛性方程組，Gear方法[24]采用向后隱式差分方法，設(shè)計(jì)了一種病態(tài)穩(wěn)定策略，可做到步長(zhǎng)與特征值乘積大時(shí)是精確的，從而很好地跟蹤解的快變部分；而對(duì)兩者乘積小時(shí)又是穩(wěn)定的，即當(dāng)特征值很小時(shí)也不會(huì)失真。Gear方法采用牛頓迭代法進(jìn)行隱式求解，并相應(yīng)地利用矩陣系數(shù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)用直接法解線性方程，每前進(jìn)1個(gè)步長(zhǎng)解隱式方程組所需的工作量較小，這就加快了計(jì)算速度。此外，Gear方法能自啟動(dòng)，易實(shí)現(xiàn)變階和變步長(zhǎng)。在Gear方法中還配備了阿當(dāng)姆斯(Adams)方法，可根據(jù)方程組的剛性強(qiáng)弱自動(dòng)選取合適的算法，既保證了求解精度又提高了計(jì)算速度。

2.2 程序架構(gòu)

圖6 THACS程序結(jié)構(gòu)Fig.6 Structure of THACS code

程序采用面向?qū)ο蟮哪K化建模方法，為增強(qiáng)程序的可讀性，提高程序的可移植性并賦予程序較好的通用性，對(duì)不同部件進(jìn)行獨(dú)立性較強(qiáng)的模塊化設(shè)計(jì)。各部件的模塊均有獨(dú)立的輸入模塊、初始化模塊和時(shí)間導(dǎo)數(shù)計(jì)算模塊，各模塊既可獨(dú)立運(yùn)行，又可在耦合模塊中由主程序調(diào)用共同求解，從而方便程序的維護(hù)和拓展。THACS程序總體模塊化設(shè)計(jì)如圖6所示，其中耦合模塊、物性模塊、輔助模塊以及數(shù)值計(jì)算模塊屬于各部件公用的模塊，而每個(gè)部件模塊內(nèi)部包含每個(gè)部件的輸入、初始化、導(dǎo)數(shù)計(jì)算以及邊界傳入傳出部分，刪除或添加1個(gè)模塊不會(huì)影響其他模塊。

3 程序初步驗(yàn)證

為更全面了解鈉冷快堆在瞬態(tài)事故過程中的熱工水力和安全特性，提高THACS程序的計(jì)算可靠性和準(zhǔn)確性，使其進(jìn)一步接近大型商業(yè)程序的計(jì)算水平，采用國(guó)際上公開發(fā)表或內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)程序進(jìn)行了大量的驗(yàn)證和確認(rèn)(V&V)。本文主要介紹采用美國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆EBR-Ⅱ的有保護(hù)失流事故SHRT-17[6]，對(duì)THACS程序瞬態(tài)計(jì)算能力進(jìn)行的驗(yàn)證。

EBR-Ⅱ電站是美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室建造的采用金屬燃料的鈉冷快堆電站，該電站1964年建成并于1994年退役。在其壽命后期，在EBR-Ⅱ電站上開展了一系列用于驗(yàn)證鈉冷快堆固有安全性的試驗(yàn)。本文選用EBR-Ⅱ基準(zhǔn)題中的SHRT-17實(shí)驗(yàn)對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)是有保護(hù)失流事故實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證反應(yīng)堆依靠自然循環(huán)帶出熱量的能力。EBR-Ⅱ基準(zhǔn)題由IAEA啟動(dòng)，全世界10個(gè)國(guó)家18個(gè)研究機(jī)構(gòu)參加，持續(xù)4年(2012.5—2016.4)，西安交通大學(xué)參與了此項(xiàng)基準(zhǔn)題。

EBR-Ⅱ是單池式的鈉冷快堆，其額定熱功率為62.5 MW，電功率為20 MW，包含3個(gè)回路系統(tǒng)，其主回路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖8示出了實(shí)驗(yàn)工況下安裝了裝有熱電偶的XX09和XX10測(cè)量組件，其中，XX09 為有燃料組件，XX10 為無燃料的反射層組件。

圖7 EBR-Ⅱ電站的主回路系統(tǒng)Fig.7 Primary loop system of EBR-Ⅱ

圖8 EBR-Ⅱ堆芯及測(cè)量組件的布置示意圖Fig.8 Configuration of EBR-Ⅱ core and testing assembly

根據(jù)提供的反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)和邊界條件，使用程序?qū)BR-Ⅱ反應(yīng)堆進(jìn)行模擬，其中主要計(jì)算的部件如圖9所示。事故設(shè)定為：初始狀態(tài)反應(yīng)堆在額定功率下運(yùn)行，事故發(fā)生后反應(yīng)堆兩臺(tái)主泵失去動(dòng)力惰轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，反應(yīng)堆停堆系統(tǒng)啟動(dòng)，反應(yīng)堆緊急停堆。

圖10為高壓腔室進(jìn)口溫度，從圖中可看出，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抖動(dòng)劇烈，但穩(wěn)定值在625 ℃附近，本程序(XJTU)的計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)值符合較好。

圖11示出了Z型管進(jìn)口溫度和IHX二次側(cè)出口溫度的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值隨時(shí)間的變化，事故發(fā)生后Z型管進(jìn)口溫度迅速上升，達(dá)到峰值溫度后開始下降，最后達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定值。由于堆芯功率下降，通過IHX傳遞給中間回路的流量減小，因此IHX二次側(cè)出口溫度持續(xù)下降。從圖11可看出，實(shí)驗(yàn)值和計(jì)算值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)一致，其峰值相對(duì)誤差在10%以內(nèi)，吻合較好。根據(jù)圖中堆芯出口溫度和Z型管進(jìn)口溫度對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，Z型管進(jìn)口溫度計(jì)算誤差是由堆芯出口腔室的溫度分層造成的。堆芯上腔室結(jié)構(gòu)如圖12所示，在自然循環(huán)條件下堆芯上腔室會(huì)出現(xiàn)軸向溫度分層現(xiàn)象。圖11顯示Z型管進(jìn)口溫度實(shí)驗(yàn)值的最高點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間與堆芯出口平均溫度最高點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間相同，說明從堆芯流出的熱流體未與出口腔室內(nèi)的冷流體充分混合即流向Z型管入口，而計(jì)算模型采用集總參數(shù)法，堆芯出口的熱流體首先與出口腔室內(nèi)的冷流體充分混合，因此計(jì)算結(jié)果最高點(diǎn)的出現(xiàn)時(shí)間晚且最高峰值溫度偏低。

圖9 程序節(jié)點(diǎn)劃分示意圖Fig. 9 Schematic diagram of code node division

圖10 高壓腔室進(jìn)口溫度Fig.10 Inlet temperature of high pressure chamber

圖11 系統(tǒng)溫度計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比Fig.11 Comparison between calculation and experiment temperatures

圖12 堆芯出口腔室Fig.12 Outlet chamber of core

圖13 測(cè)量組件XX09內(nèi)流量(SHRT-17)Fig.13 Mass flow rate in XX09 (SHRT-17)

圖13為測(cè)量組件XX09內(nèi)的流量隨時(shí)間的變化值，程序的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好，本程序不僅可較好模擬整個(gè)堆芯事故工況下流量的變化，還可較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)事故工況下堆芯流量的再分配。

圖14為測(cè)量組件XX09內(nèi)不同位置處冷卻劑溫度的變化，包括燃料棒軸向中心位置、燃料棒出口位置和堆芯出口位置。事故發(fā)生后組件內(nèi)溫度急劇升高，燃料棒出口位置溫度最高，從圖中可看出，計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值吻合得很好，峰值溫度的相對(duì)誤差為2.6%。因此對(duì)于有保護(hù)失流事故，程序的計(jì)算是可靠的。

圖14 測(cè)量組件XX09內(nèi)不同軸向位置處瞬態(tài)溫度Fig.14 History of different radial temperatures in XX09

4 結(jié)論

1) 本文針對(duì)鈉冷快堆系統(tǒng)關(guān)鍵部件，包括堆芯、鈉池、鈉泵、熱交換器等建立了一套適用于鈉冷快堆瞬態(tài)和安全分析的熱工水力模型和輔助模型。

2) 針對(duì)建立的數(shù)學(xué)物理模型剛性較強(qiáng)的特點(diǎn)，采用具有高穩(wěn)定性和自動(dòng)變步長(zhǎng)的Gear算法和模塊化程序結(jié)構(gòu)，開發(fā)了鈉冷快堆瞬態(tài)熱工水力及安全分析軟件THACS。

3) 采用國(guó)際基準(zhǔn)題EBR-Ⅱ的有保護(hù)失流事故實(shí)驗(yàn)SHRT-17對(duì)THACS程序進(jìn)行了初步驗(yàn)證，程序計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合良好，初步證明了THACS程序計(jì)算鈉冷快堆瞬態(tài)熱工水力及安全特性的能力。