采用虚拟场景技术的高温气冷堆仿真系统研究

仿真系统对10 MW高温气冷堆的堆芯、主回路系统和蒸汽发生器等部件进行分析计算,模拟稳态和瞬态过程。采用虚拟场景技术,按高温气冷堆的实际结构建立三维虚拟场景,用户可在虚拟场景中漫游观测,实时查看仿真计算状态;同时可对仿真数据结果进行分析并以二维、三维图形显示。该仿真系统不仅对高温气冷堆的工程设计、安全分析和人员培训有重要作用,且可以对HTR-10主控室的操作人员进行现场支持及各项研究提供帮助。     

两类实用的单相受热管集总参数动态修正模型

通过惯性补偿的方法,对锅炉单相受热管的两类常用的集总参数模型进行动态修正,得到两类高精度的集总参数动态修正模型;该两类修正模型均能较好地反映热工对象的分布参数特性,既适用于全工况高精度实时仿真培训系统研究,又适用于电站全程控制系统仿真研究。两类修正模型均具有建模简单、计算方便及使用性强特点,有较广泛的工程应用前景。图６参５     

高温气冷堆模拟机中控制棒和吸收球等效方法研究

作为调节功率以及启停堆的重要手段的控制棒和吸收球是模拟机模型中不可忽略的一部分。控制棒和吸收球的运动是连续的,在模拟控制棒和吸收球的过程中,控制棒或吸收球有可能不能完全填充1个网格,若网格细化,则会增加计算时间,使计算速度达不到模拟机的要求。本文提出利用吸收等效的方法,通过改变控制棒和吸收球所在位置的网格的宏观截面,模拟控制棒在不同位置对于堆芯状态的影响。与设计结果进行比较可知,使用等效的宏观截面计算的控制棒和吸收球价值与简化前的价值基本吻合,说明吸收等效方法用于模拟机中的控制系统是可行有效的。     

虚拟分布式处理单元的设计与实现

针对过程仿真系统中对于DCS全仿真的需要，讨论了应用虚拟分布式处理单元的必要性，设计和实现了在PC机环境下运行的VDPU。对VDPU设计的整体架构和主要组成部分实现方法进行了研究，并讨论了应用VDPU进行控制系统全仿真研究对建模方法的要求。     

HTR-ESS的堆芯物理仿真方法研究

为满足高温气冷堆工程模拟仿真系统（HTR-ESS）中实时的要求,研究开发了三维圆柱几何堆芯多群中子时空动力学改进准静态方法模拟计算程序,使中子动力学程序满足模拟过程的实时要求。模型利用拟合公式计算宏观截面,使截面可实时反映堆芯状态,与堆芯热工形成反馈。针对高温气冷堆中控制棒的特点,提出使用等效吸收体的方法对控制棒进行等效,等效方法避免了在计算中出现控制棒移动与网格不匹配的问题。最后给出动态过程的简单模拟结果,显示了建立的堆芯物理实时计算模型满足设计条件和要求。     

基于THERMIX/BLAST和vPower平台的HTR-PM启停堆过程仿真分析

将THERMIX/BLAST程序嵌入至vPower仿真平台,开发球床模块式高温气冷堆示范电厂(HTR-PM)工程模拟机。在该工程模拟机上进行双堆冷启动过程和双堆正常冷停堆过程的模拟仿真,分析2种工况中反应堆功率、氦气流量、蒸汽发生器出入口参数及汽轮机入口蒸汽参数等关键参数的变化趋势,总结双堆冷启动过程和双堆正常冷停堆过程的运行特点。结果表明,2个反应堆在运行过程中互相影响,二回路参数变化是2个反应堆耦合的结果。     

HTR-PM二回路图形建模与仿真研究

介绍了在vPower仿真平台上嵌入THERMIX代码来研究紧凑型高温气冷堆仿真机的方法。根据模块式高温气冷堆示范电厂二回路系统的特点和结构,利用vPower仿真平台建立二回路各个系统的组态模型并进行稳态和瞬态仿真结果分析。结果表明,稳态值与设计值的误差均在2%范围内;额定工况下,主调节阀关小和给水流量减少2个典型瞬态响应过程曲线趋势合理,动态响应各项指标及最终稳定值满足要求;循环水泵关闭导致凝汽器循环水中断的事故情况下,因凝汽器真空过低调节主蒸汽阀门迅速关闭,主蒸汽流量减小同时汽轮机跳闸。     

一种高精度的锅炉单相区段集总参数动态修正模型

通过惯性补偿的方法对锅炉单相区段集总参数模型进行动态修正所得正模型能交好地反映热工对象的分布参数特性,既适用于全工况实时仿真培养系统研究,又适用于电站全程控制系统仿真。     

HTR-10蒸汽发生器的建模及分析

为开发适用于球床模块式高温气冷堆HTR-10的模拟机,采用一体化仿真支撑平台vPower建立了蒸汽发生器的实时热工水力模型。模型以传热方程为基础求解两侧工质及金属管壁的温度和焓,以流体网络为基础求解两侧工质的压力和流量。本文讨论了3种节点划分方案,针对不同节点划分方案的适用范围提出了建议并采用96节点划分方案进行后续研究。此外,通过分析确认了模型在稳态工况下主要参数和分布参数的准确性和合理性,并在100%功率稳态工况的基础上模拟了氦气侧流量阶跃的场景,分析了模型中主要参数的变化过程。动态仿真结果表明,氦气流量阶跃会引起一、二次侧参数不同程度的变化,变化幅度与阶跃程度呈正比,且金属管壁和水侧热容、二次侧参数变化速率相对缓慢,模型再平衡时间较短,表明HTR-10采用的螺旋管式直流蒸汽发生器的热惯性相对较小。     

高温气冷堆堆芯实时热工水力模型

为建立适用于球床式高温气冷堆核电厂的模拟机,采用一体化仿真支撑平台vPower建立高温气冷堆堆芯的实时热工水力模型,利用流体网络求解氦气流道的流量与压力分布及传热网络求解球床燃料区、石墨反射层区与碳砖区的温度分布,实现整个氦气流场与固相温度场的实时、耦合计算。模拟100%额定负荷和50%额定负荷2个稳态工况和入口温度阶跃和流量阶跃2个动态过程。稳态工况与设计参数的定量对比以及动态过程的定性分析表明,该模型具有较好的适用性。