核電廠反應(yīng)堆堆芯物理在線仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、堆芯三維功率分布作為反應(yīng)堆運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，直接關(guān)系到反應(yīng)堆的運(yùn)行安全。為了能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的了解堆芯的三維功率分布，本論文提出了研究開發(fā)反應(yīng)堆堆芯物理在線仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)將仿真計(jì)算與仿真對(duì)象有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了仿真計(jì)算和仿真對(duì)象數(shù)據(jù)的共享。 本論文以我國(guó)自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)的核電秦山二期工程一號(hào)機(jī)組反應(yīng)堆為研究對(duì)象，構(gòu)建了堆芯物理在線仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，包括軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分。硬件部分主要包括仿真主計(jì)算機(jī)、仿真控制站、現(xiàn)

2、場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成。軟件部分主要由實(shí)時(shí)仿真支撐軟件、仿真計(jì)算模型軟件、系統(tǒng)通訊軟件、在線仿真界面軟件等組成。在線仿真系統(tǒng)的運(yùn)行模式分為：跟蹤模式和預(yù)測(cè)模式。跟蹤模式是指在線仿真系統(tǒng)與實(shí)際機(jī)組同步運(yùn)行，實(shí)時(shí)在線的提供堆芯三維功率分布。預(yù)測(cè)模式是一種離線運(yùn)行模式，利用跟蹤模式建立的堆芯狀態(tài)庫和仿真計(jì)算的超實(shí)時(shí)性，快速計(jì)算預(yù)測(cè)堆芯未來的狀態(tài)。 在線仿真計(jì)算中，燃料組件參數(shù)計(jì)算利用燃耗計(jì)算程序TPFAP和FITLINK得

3、到擬合計(jì)算公式，其中考慮慢化劑密度，燃耗、硼濃度、功率水平和控制棒的影響。堆芯物理仿真計(jì)算采用三維兩群帶六組緩發(fā)中子的中子動(dòng)力學(xué)模型。模型的求解在空間上采用節(jié)塊法，徑向一個(gè)燃料組件作為一個(gè)節(jié)塊，軸向平均劃分為16個(gè)節(jié)塊。時(shí)間上采用變量分離的改進(jìn)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法，將要求解的中子通量密度分解為隨時(shí)間變化較快的振幅函數(shù)和隨時(shí)間變化較慢的形狀函數(shù)。 從現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)有：反應(yīng)堆功率、冷卻劑流量、控制棒位置、硼濃度、反應(yīng)堆進(jìn)出口冷卻劑溫度，堆芯

4、出口熱電耦測(cè)得的冷卻劑溫度，堆芯核測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得的堆芯功率分布。將這些測(cè)量數(shù)據(jù)引入在線仿真計(jì)算有兩個(gè)目的，一是作為邊界條件，確保仿真計(jì)算與實(shí)際機(jī)組同步，二是用來校正仿真計(jì)算結(jié)果。為了保證計(jì)算的實(shí)時(shí)性，堆芯熱工計(jì)算采用較為簡(jiǎn)單的單通道模型，同時(shí)為了保證計(jì)算的精度，利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。 在線仿真計(jì)算程序在仿真支撐平臺(tái)ASCA下開發(fā)運(yùn)行，仿真控制站通過系統(tǒng)通訊程序?qū)υ诰€仿真系統(tǒng)進(jìn)行控制，并將仿真計(jì)算結(jié)果顯示在顯示界面上。