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)堆運行狀態(tài)的重要參數(shù)，直接關(guān)系到反應(yīng)堆的運行安全。為了能夠及時、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)將仿真計算與仿真對象有機(jī)的結(jié)合起來，實現(xiàn)了仿真計算和仿真對象數(shù)據(jù)的共享。 本論文以我國自主設(shè)計、自主建設(shè)的核電秦山二期工程一號機(jī)組反應(yīng)堆為研究對象，構(gòu)建了堆芯物理在線仿真系統(tǒng)的設(shè)計方案，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算機(jī)、仿真控制站、現(xiàn)

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

3、到擬合計算公式，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。堆芯物理仿真計算采用三維兩群帶六組緩發(fā)中子的中子動力學(xué)模型。模型的求解在空間上采用節(jié)塊法，徑向一個燃料組件作為一個節(jié)塊，軸向平均劃分為16個節(jié)塊。時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間變化較快的振幅函數(shù)和隨時間變化較慢的形狀函數(shù)。 從現(xiàn)場采集的數(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、出口熱電耦測得的冷卻劑溫度，堆芯核測量系統(tǒng)測得的堆芯功率分布。將這些測量數(shù)據(jù)引入在線仿真計算有兩個目的，一是作為邊界條件，確保仿真計算與實際機(jī)組同步，二是用來校正仿真計算結(jié)果。為了保證計算的實時性，堆芯熱工計算采用較為簡單的單通道模型，同時為了保證計算的精度，利用現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進(jìn)行修正。 在線仿真計算程序在仿真支撐平臺ASCA下開發(fā)運行，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，并將仿真計算結(jié)果顯示在顯示界面上。