反應堆主冷卻劑系統(tǒng)模塊化建模方法研究.pdf

1、反應堆堆芯及主冷卻系統(tǒng)是核動力裝置的核心部分，系統(tǒng)的仿真計算主要采用以“控制體”概念為基礎的建模方法，如Relap5、THEATRe等大型熱工水力軟件。這種建模方法的特點是模型的求解速度和計算精度與控制體數(shù)目有關，控制體數(shù)目越多，計算結果準確性越好，但是計算耗時會增加。
　　模塊化建模方法具有開發(fā)周期短、建模精度高、模型修改容易、資源利用率高和節(jié)省計算費用等優(yōu)點，已經在航空航天、船舶制造和核能開發(fā)等領域得到廣泛應用。但是由于反應堆

2、主冷卻劑系統(tǒng)具有多變量、大慣性、非線性、分布參數(shù)和時變等特點，為了保證計算穩(wěn)定性和結果收斂性，該反應堆主冷卻劑系統(tǒng)很少采用模塊化建模的方法。
　　本文的研究目的就是針對反應堆主冷卻劑系統(tǒng)進行接口松耦合方案研究，分析研究適用于該系統(tǒng)的模塊化建模方法。首先利用熱工水力仿真程序THEATRe分別建立了反應堆主冷卻劑系統(tǒng)設備模塊的仿真模型，包括堆芯物理-熱工模型、自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器模型、直流蒸汽發(fā)生器模型、穩(wěn)壓器模型和主泵模型，各模型的求

3、解方法采用節(jié)點動量節(jié)點壓力方法(NPNM)，該方法不但穩(wěn)定性好，還能提高收斂速度；其次，針對反應堆主冷卻劑系統(tǒng)的結構特點，對模型模塊接口的松耦合方案進行分析和研究，選取了適用于反應堆主冷卻劑系統(tǒng)的邊界條件、穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)傳遞與波動流量計算方法、物理-熱工耦合方案和數(shù)據(jù)交換頻率，并利用該耦合方案搭建了反應堆主冷卻劑系統(tǒng)模塊化仿真模型，并進行模型時間推進方案和收斂方案的研究。最后，利用模塊化模型與傳統(tǒng)模型進行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)工況的對比驗證，包括變負