氦气轮机瞬态运行特性仿真研究

通过建立高温气冷堆氦气轮机各部件的集总参数数学模型,利用Matlab/Simulink(仿真软件构建仿真模型,对氦气轮机起动过程的瞬态运行特性进行了仿真研究,给出了高、低压压气机运行线以及压气机出口压力、堆芯进出口温度、涡轮功率、压气机功率、发电机功率等主要参数随堆芯功率的变化曲线.模拟计算结果表明,在氦气轮机起动过程...     

高温气冷堆氦气轮机系统电磁轴承冷却方案设计

电磁轴承是高温气冷堆立式氦气轮机系统的重要组件之一。本文针对高温气冷堆氦气循环发电中的高温电磁轴承,设计了4种综合冷却方案;采用前处理软件GAMBIT对电磁轴承腔体进行三维建模,使用流体力学计算软件FLUENT对模型进行了分析。模拟结果表明,通过合理的设计及优化,腔体可以得到有效冷却,并能将腔体温度控制在设备运行要求范围之内。     

间接氦气透平循环高温堆紧急停堆动态仿真

通过对10 MW高温气冷堆氦气透平发电装置(HTR-10GT)的堆芯、热交换器和透平压气机组等主要设备的数学建模和程序编制,初步建立起了一套模拟该装置瞬态特性的仿真程序.通过对该装置于5s时刻堆内引入0.1$阶跃正反应性引发的紧急停堆事故的瞬态模拟,初步验证了该装置紧急停堆预案设置的安全性和合理性,证明了旁路快开阀的设...     

高温气冷堆氦气透平直接循环启动参数分析计算

开发了包括堆芯、蒸汽发生器、透平、压气机及换热器等模块在内的高温气冷堆氦气透平直接循环系统的稳态计算程序。对系统的启动过程进行了模拟分析,并对压气机的喘振问题进行了分析,考虑了换热能力、温度和压力的影响。结果表明：在变负荷过程中压气机有足够的安全裕度。     

高温气冷堆氦气轮机基本特性研究

高温气冷堆氦气轮机循环被认为是将来核能发电领域中最有潜力的方案之一。首先对高温堆氦气轮机循环进行分析和优化 ,然后着重从热力学和气体动力学角度研究氦气轮机的基本特性。结果表明 ,氦气轮机有两个主要设计特点不同于通常的燃气轮机 :一个是叶片级数多 ;另一个是叶片高度低 ,这些特性分别由氦气的物性和闭式循环的高压所导致。     

HTR-10氦气流中石墨颗粒尺寸的估计

清华大学10MW高温气冷堆（HTR-10）采用石墨结构材料和石墨燃料元件,以及氦气冷却剂。由于结构部件的摩擦和磨损,反应堆一回路氦气流动中不可避免的带有石墨粉尘,这是反应堆设计中必须加以考虑的重要问题之一。本文根据凝并理论和颗粒学中的离散-分区模型（Discrete-Sectional Model,DSM）,建立了一种颗粒成长的计算方法,并对其进行了验证;同时运用该方法研究了HTR-10氦气流中石墨颗粒的发展情况,给出了氦气流中石墨颗粒在反应堆正常运行时的尺寸分布,并计算出石墨颗粒直径主要分布于10～20um,平均直径为12.9um。     

HTR-10核动力系统反应性扰动下动态特性的仿真研究

为了进一步深入掌握10MW高温气冷堆核动力系统的动态特性，以满足控制系统分析设计的需要，在其核岛系统动态模型的基础上补充了透平－发电系统模型，形成了HTR－10核动力系统的动态模型，利用比模型重点研究了当控制棒引入阶跃反应性扰动时系统主要参量的影响过程，对产生的震荡过程进行了深入的分析。结果表明，燃料温度变化相对于功率的变化缓慢且滞后，燃料温度反应负反馈不能及时抑制功率的变化是形成系统参量产生衰减振荡的主要原因。     

10MW高温气冷堆一回路氦气品质研究

10MW高温气冷堆以氦气作为冷却剂,氦气中含有H2O、CO2、H2、CO、CH4、N2、O2等7种影响氦气品质的杂质。分析反应堆在不同工况下的氦气品质数据的变化规律,可证明一回路氦气在反应堆功率运行过程中经氦气净化系统净化后,氦气品质能够满足技术规格书要求。但随一回路氦气平均温度的升高,氦气品质呈下降趋势,并可初步判断存在缓慢变化的杂质源项为水。     

核动力系统模拟技术的研究

简要回顾了清华大学核研院在系统模拟技术方面所开展的主要工作，重点介绍了基于ＲＥＴＲＡＮ－０２程序研究开发的２００ＭＷ核供热堆紧凑型模拟器和基于网络计算技术的开发的１０ＭＷ高温气冷堆网络并行模拟原型系统。     

高温气冷堆气轮机循环的不同工质特性分析

高温气冷堆气轮机循环发电是今后核能发电的主要方向,在安全性和经济性有很强的竞争优势.本文主要对He、N2和CO2及其混合物的热物性、换热过程的传热系数、压力损失和汽轮机机械所需的级数作了比较分析.结果表明,采用以一定比例混合的He-CO2混合物作为高温气冷堆气轮机循环的工质,既能提高传热系数和减少气轮机机械的级数,又能使得压力损失不会过大.     

高温气冷堆板翅式回热器的分布参数模型

板翅式回热器是高温气冷堆直接氦气透平循环中的重要部件.针对逆流板翅式回热器,提出了一个一维的分布参数模型来研究其动态性能,并用整场离散、整场求解的方法求解了该模型.通过对回热器高温侧入口温度扰动的模拟和分析,发现与扰动同侧出口温度的响应过程可以用一个带滞后的惯性环节来表达,而与扰动异侧出口温度的响应过程可以用一个过渡过程时问极短的惯性环节来表达.对于流量扰动而言,回热器出口温度的动态特性也可以采用惯性环节来表达.在此基础上,利用该模型模拟了一个温度和流量耦合变化的响应过程.结果表明该模型不仅能用于简单扰动的模拟,还可以用于复杂扰动的模拟和分析.     

高温气冷堆氦气透平直接循环发电技术进展

模块式高温气冷堆是一种先进的、具有固有安全性的新型反应堆,其冷却剂氦气的出口温度可高达９５０℃,可以采用气体透平发电技术,以提高发电效率。美国和南非分别提出了两种高温气冷堆氦气透平直接循环发电方案。他们所使用的氦气透平技术主要基于现在的重工业燃气透平技术和航空发动机技术。本文介绍了这两种技术的区别及氦气透平机设计制造中存在的问题。同时认为由于气体透平的效率比蒸汽透平高得多,所以氦气透平直接循环发电     

我国核燃料良性循环动态模型

本文运用系统动态学的研究方法,通过建立系统动态模型,研究了我国核电在各种可能发展模式下的动态发展趋势。本文以核燃料循环体系为核心,考虑资源、经济、技术等几个方面的约束,初步评价了各种发展模式的优劣,讨论了我国核电发展过程中应注意的问题.本文探讨的核电发展模型有:单一压水堆核电发展模型、压水堆+快中子增殖堆核电发展模型,聚变、裂变混合耦合堆和轻水堆共生系统核电发展模型。     

氦气透平轴向磁力轴承承载力-转速的内在关系

本文研究了轴向磁力轴承承载力与转速、材料强度之间的内在关系。轴向磁力轴承采用控制电流所产生的电磁力,使转子维持在悬浮工作位置不变,因此其工作原理决定了它的承载力与推力盘面积成正比。通过对推力盘的强度分析,找出了最大切应力和径向应力的位置。分析发现,推力盘的面积受轮缘处最大切应力的限制,与材料许用应力成正比、与转速成反比。本文给出的推力盘最大承载力与材料强度和最高转速的内在关系可用于指导氦气透平压气机轴向磁力轴承的设计。     

CFETR氦冷固态包层及其辅助系统动态氚输运分析

实现氚自持、建立完整的氚循环系统并保证氚安全是中国聚变工程实验堆(CFETR)的主要目标之一。在CFETR氦冷固态包层及其辅助系统设计过程中,需对系统级氚输运行为进行详细分析,包括氚滞留量、释放量、浓度的动态变化等。基于已建立的动态氚分析程序TriSim-Dynamic,在此基础上进行修改完善,利用该程序对CFETR氦冷固态包层及其辅助系统氚动态输运进行分析模拟,得到了冷却剂及提氚吹扫气中氚浓度、氚分压,管壁及结构材料中氚盘存量,氚通过包层结构材料和辅助系统管壁向真空室、水冷系统及建筑的渗透通量动态变化,并将其稳态值与已进行基准校核的稳态氚分析程序TriSim-SA及理论解析解进行比较,以初步验证分析结果的准确性,数据结果也对CFETR氚安全分析提供了一定的参考。     

HTR-10氦气气轮机电磁轴承系统控制器研究

10 MW高温气冷实验堆(HTR-10)氦气气轮机直接循环发电系统将使用电磁轴承支承气轮机转子和发电机转子.由于正常工况下气轮机转子转速高于二阶挠性临界转速,因此,需要研究挠性转子在电磁轴承支承下过临界转速的控制方法.在根据相似原理设计的模拟气轮机转子-电磁轴承实验系统上,采用PID和相位补偿相结合的控制方法,通过仿真和实验,研究并设计了低刚度和高刚度控制器.在两种控制器分别作用下,转子都能够稳定悬浮,并且顺利地超越前两阶挠性临界转速,最高转速达到450 r/s.实验表明,与低刚度控制器相比,50～300 r/s转速内,高刚度控制器作用下的转子振幅明显减小,具有更好的控制性能.     

Process Modeling and Dynamic Simulation for EAST Helium Refrigerator

In this paper,the process modeling and dynamic simulation for the EAST helium refrigerator has been completed.The cryogenic process model is described and the main components are customized in detail.The process model is controlled by the PLC simulator,and the realtime communication between the process model and the controllers is achieved by a customized interface.Validation of the process model has been confirmed based on EAST experimental data during the cool down process of 300-80 K.Simulation results indicate that this process simulator is able to reproduce dynamic behaviors of the EAST helium refrigerator very well for the operation of long pulsed plasma discharge.The cryogenic process simulator based on control architecture is available for operation optimization and control design of EAST cryogenic systems to cope with the long pulsed heat loads in the future.