高温气冷堆中子时空动力学实时仿真计算

本文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。对给定的模块式高温气冷堆模型进行了模拟计算。在初始状态下,该程序的计算结果与中子扩散程序CITATION的计算结果吻合很好。在动态情况下,模拟了堆芯反应性、堆内各能群中子平均注量率和堆芯相对功率等物理量随时间的变化。计算结果与理论分析一致,在一定精度下,可达到实时仿真计算的要求。     

模块式高温气冷堆三维中子动力学计算分析

模块式高温气冷堆是国际上公认的安全性好、发电效率高、用途广的先进堆型。本文研究开发了三维圆柱几何堆芯多群中子动力学改进准静态方法模拟计算程序。对给定的模块式高温气冷堆堆芯物理模型进行了模拟计算。初始状态下,该程序计算结果与中子扩散程序CITATION吻合很好。动态情况下,模拟了堆芯反应性、堆芯相对功率以及堆内r,z网格上各群点中子注量率三维分布随时间的变化,计算结果与理论分析一致。     

HTR-10堆芯氧化模拟

对10 MW高温气冷堆(HTR-10)的堆芯模型进行简化,研究燃料元件在正常运行工况下的氧化情况,包括水蒸汽氧化及水蒸汽和氧气的共同氧化情况。结果表明,在燃料元件平均驻留期内石墨材料的水蒸汽腐蚀比较均匀,且主要发生在温度较高的底部;而氧气和水蒸汽对石墨材料的氧化则比较剧烈,底层燃料元件的石墨材料表面被腐蚀掉。     

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。     

基于网络的10MW高温气冷堆仿真系统

仿真系统基于计算机网络环境,可对10 MW高温气冷堆(HTR 10)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,并以图形界面动态显示仿真过程。同时可对仿真过程进行回放,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。     

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。     

反应堆时空动力学蒙特卡罗改进准静态方法研究

改进准静态方法可采用大时间步,减少反应堆时空动力学问题的计算耗时。本文提出了蒙特卡罗改进准静态方法,将两种方法的优势结合,用于新型反应堆的时空动力学问题。基于改进准静态方法的理论框架,研究设计了伴随通量统计、动态参数统计和形状函数计算等相应的蒙特卡罗算法。针对一维两群问题,实现了相应的算法。与确定论程序计算结果的比较表明,蒙特卡罗改进准静态方法是可行的。     

石墨堆芯结构抗震研究

具有石墨堆芯结构的反应堆类型包括生产堆、石墨水冷反应堆、气冷堆、高温气冷堆等。具有多体结构的石墨堆芯结构在地震激励下表现出与一般土木结构、金属焊接结构或螺栓连接结构所不同的特性。本文综述了在反应堆发展的四个阶段中,不同时期不同国家对石墨堆芯结构抗震的研究方法及成果。气冷堆发展的初期,石墨结构的整体特性研究很少,尚不能满足我们国家建造示范电站的需要。本文阐述了我国在设计、建造和运行HTR-10过程中关于石墨结构抗震的研究思路,并且介绍了HTR-PM项目研究进展以及今后将开展的侧反射层相似理论模拟研究。     

SIMULINK环境下HTR—10基层调节回路的仿真研究

１０ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）基层调节回路的研究是确立协调控制方案的基础,由于对象特性复杂,不确定因素较多,给仿真分析带来很大的难度。在ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境下建立各回路的仿真框图,并完成了一系列研究工作,具有过程方便、快捷,结果合理、准确等优点,为现阶段ＨＴＲ－１０动力系统控制策略的研究提供了有力的参考。     

溶液堆落棒及弹棒事故分析

基于实验给出的溶液堆的气泡模型和温度模型,分别用点堆动力学和三维中子输运理论对溶液堆的瞬态进行了模拟和分析。利用研制的程序,对溶液堆不同工况、引入不同反应性的情况进行了模拟,得到了溶液堆可稳定的功率水平和事故情况下的功率波动。数值计算结果表明,基于点堆动力学和反应性反馈机制建立的模型,计算速度快,适合对溶液堆进行在线模拟和快速分析;而基于三维中子输运理论建立的模型,采用改进的准静态方法进行求解,计算精度较高,计算速度可接受,可用来对溶液堆进行精确的安全分析。     

二维双区球流运动唯象方法的数值模拟

为研究燃料球和慢化球呈双区分布的球床式高温气冷堆球流运动的规律,以二维双区球流运动实验台架为参照,采用离散单元法(DEM)进行数值模拟。从唯象的角度对模拟结果进行分析,研究了双区分布的形成过程、中心区、交混区与滞留区以及速度分布等问题。模拟结果表明：在当前模拟条件下,可形成稳定的中心区,中心区与环形区之间存在交混区,且存在滞留区。本体内越靠近底部卸料口,竖直方向速度分布越不均匀,水平方向的扩散越来越大。     

高温气冷堆备用停堆系统电磁铁驱动机构初步研究

介绍了高温气冷堆备用停堆系统及其可选的驱动机构,分析了电磁铁驱动机构的工作原理和设计要求,并通过经验公式方法和专业软件来计算电磁铁线圈参数,利用模型实验检验两种计算方法的可靠性.通过软件数值计算方法得出了满足电磁铁吸力要求的线圈安匝数,并获得了启动过程的吸力特性曲线.     

空间气冷反应堆堆芯流动换热数值仿真研究

以美国普罗米修斯计划反应堆为参考,建立了空间气冷反应堆堆芯结构的三维模型,利用蒙特卡罗方法计算得到了堆芯真实功率分布,并使用Star-CCM+软件开展了1/6堆芯的流动换热计算,分析得到了堆芯温度场、速度场和压力场的分布情况,评估了现有设计中仍待优化之处,并提出了相关的优化建议。计算结果表明,该反应堆设计可将冷却剂加热到工作温度,能满足基本的技术指标。但从优化角度考虑,需对堆芯入口段与出口段进行优化设计,通过改变入口管与压力容器间的角度等,可降低不必要的能量损失,提高堆芯出口温度与速度分布均匀性,同时降低冷却剂对诸如气轮机等设备的不利影响。     

二维球流运动摩擦系数影响的数值模拟

为研究摩擦系数对球流运动的影响,参照二维堆芯球流运动实验台架,采用离散单元法对球流运动进行了数值模拟,并对从标记点产生的球流区域的均值流线、标准方差和平均停留时间等进行了比较和分析。结果表明：球的摩擦系数对球流流场影响不大;球的摩擦系数越大,水平方向扩散越小,流动越均匀;壁面摩擦系数对水平方向扩散影响不大;壁面摩擦系数越大,流动越不均匀。     

高温气冷堆主氦风机惰转特性研究

高温气冷堆主氦风机与压水堆主泵一样,均为反应堆一回路的关键设备.在反应堆正常工况下,两者具有相同的功能要求,但在事故工况时,因反应堆的运行特性不同,其功能要求各异.目前,对压水堆主泵的惰转特性已有大量的实验研究和实际运行结果,但有关主氦风机惰转特性的实验研究与理论研究还很缺乏.本文结合风机的气动特性与高温气冷堆一回路的阻力特性,从理论上研究高温气冷堆主氦风机的惰转特性,建立主氦风机惰转时的流量与转速的预测公式,并给出其数值预测结果,为高温气冷堆设计的初步安全分析提供依据.     

高温气冷堆备用停堆装置新型供料器分析与试验

吸收球停堆装置参与球床型高温气冷堆的堆芯反应性调节控制,实现反应堆冷停堆,供料器是数百万个6 mm吸收球从堆芯反射层被气力输送回到贮球罐的起点,吸收球在供料器中被气流悬浮、加速,需研究不同结构型式的供料器的输送性能及可靠性.利用Fluent软件对新型流化管式供料器进行了数值模拟分析,获得速度、压力分布场,同时进行了空气介质常温流动供料器试验研究.模拟计算得到供料器局部阻力系数约为5.1,试验测得供料器局部阻力系数为5.7,结果在工程应用可接受的范围内.     

高温气冷堆甲烷蒸汽重整制氢蒸汽重整器的初步研究

基于一维拟均相模型，针对高温气冷堆具有单根转化管的甲烷蒸汽重整器建立了动态数学模型，开发了相应的计算程序，并对日本原子能研究所设计的甲烷重整器进行了稳态计算与分析。研究结果表明：重整器氦气入口的散热损失对重整器性能有明显影响，而化学反应速度则不是影响其性能的主要因素。稳态计算结果与实验结果较好吻合。 