DEMO – Simulator
DEMO Simulator
Termodynamický model tepelných oběhů termojaderné elektrárny s reaktorem chlazeným plynem (DYNAMO)
Hlavní charakteristika programu
Program pro simulaci elektrárny DEMO je softwarovým řešením založeným na dílčích výsledcích
projektu TK03030087. Program je napsán v programovacím jazyce Python za použití knihovny
CoolProp pro výpočet vlastností chladiv s výjimkou vlastností roztavené soli HITEC. Tepelné okruhy
jsou zde řešeny za pomoci časově závislých transportních rovnic v 1-D prostoru. Vzhledem k nízkým
rychlostem chladiva a relativně pomalým změnám průtoku mezi fázemi Dwell a Pulse je proudění
uvažováno jako nestlačitelné, čímž se kompletní soustava Eulerových rovnic zjednodušuje a hlavní
řešenou rovnicí se zde stává rovnice energie: Fourier-Kirchhoffova. Jelikož se nepředpokládá vznik
rázových vln a zpětného proudění chladiva, je tato rovnice v systému řešena prostřednictvím metody
upwind. To umožňuje při splnění CFL (Courant-Friedrichs-Lewy) podmínky přiměřeně rychlý běh
programu.
1-D řešení systému sestává ze sériově zapojených objektů jako potrubí, výměníky, úseky se zadaným
lineárním výkonem (reaktor a další zdroje tepla) a objekty reprezentující místní tlakové ztráty (kolena,
kolektory). Tyto objekty jsou vzájemně provázány a předávají si během simulace mezi sebou údaje o
teplotách a tlacích, a tím jsou zároveň určeny jejich okrajové podmínky.
Kompletní popis programu najdete zde.
Main characteristics of the program
The DEMO power plant simulation program is a software solution based on partial results of the
project TK03030087. The program is written in the Python programming language using the CoolProp
library for calculating the properties of coolants, with the exception of the properties of the HITEC
molten salt. The thermal loops are solved here using time-dependent transport equations in 1-D
space. Due to the low coolant velocities and relatively slow flow changes between the Dwell and
Pulse phases, the flow is considered incompressible, which simplifies the complete set of Euler
equations and the main equation solved here is the energy equation: Fourier-Kirchhoff. Since the
formation of shock waves and coolant backflow is not expected, this equation is solved in the system
using the upwind method. This allows for a reasonably fast program run when the CFL (Courant
Friedrichs-Lewy) condition is met.
The 1-D solution of the system consists of series-connected objects such as pipes, exchangers,
sections with specified linear power (reactor and other heat sources) and objects representing local
pressure losses (elbows, collectors). These objects are interconnected and exchange temperature
and pressure data with each other during the simulation, thereby determining their boundary
conditions.
The complete program description is available here.