基于PID控制的密度锁启动方案计算验证

对某非能动余热排出系统,在自平衡启动方案基础上,增加了泵转速控制系统,提出了基于PID控制的密度锁启动方案.余热排出回路截止阀打开后,根据密度锁内流体温度变化调节主泵转速,使冷热流体温度分界面维持在密度锁中,确保主回路和余热排出回路的隔离.依据一维连续性方程、能量方程及动量方程对密度锁启动过程进行数值模拟.结果表明:在控制系统调节作用下,通过改变主回路质量流量,可逐渐建立2个回路之间的压力平衡,最终实现密度锁的成功启动.采用该方案可有效降低密度锁启动条件,提高密度锁启动成功率.     

密度锁启动特性实验研究及计算验证

以基于密度锁的非能动余热排出系统（PRHRS）为研究背景,实验验证了密度锁自平衡启动方案的可行性。结果表明：主回路流量接近平衡流量启动PRHRS时,密度锁内冷热流体温度分界面将在不平衡力作用下向上或向下移动,减小或增大了余热排出回路重位压差,使密度锁内冷热流体温度分界面在新的位置达到受力平衡,最终实现密度锁的自平衡启动,以及余热排出回路与主回路的隔离。依据一维连续性方程、能量方程及动量方程建立数学模型,用Matlab语言编程,对密度锁启动过程进行了数值模拟分析,证明了密度锁自平衡启动方案合理、有效。计算值与实验值符合较好,用该程序可较好地模拟密度锁自平衡启动过程中系统的瞬态运行特性。     

基于密度锁的非能动余热排出系统特性分析

以基于密度锁的非能动余热排出系统为背景,通过实验对该系统正常运行时密度锁的封闭特性及事故工况下密度锁的开启特性进行了分析验证。用RELAP5/MOD3.2程序对发生事故时非能动余热排出回路瞬态运行特性进行了仿真,并与实验值进行比较,二者均符合较好。结果表明,正常工况下,密度锁能有效隔离主回路和余热排出回路,余热排出回路处于非工作状态;事故发生时,在较大的重力蓄能作用下,非能动余热排出系统能够瞬间投入工作,并逐渐建立稳定的自然循环以载出余热。     

密度锁自平衡启动特性的实验研究

以应用密度锁的非能动余热排出系统为背景,结合实验研究和理论分析,对密度锁自平衡启动的运行特性及可行性进行研究。结果表明：自平衡启动可分为关阀预热和开阀平衡两个阶段,在这两个阶段内能分别实现密度锁“关闭”所必需满足的两个条件,达到隔离非能动余热排出回路与主回路的目的。在关阀预热阶段,密度锁借助其特殊结构,有效地控制了传热方式转变点的位置,促进了热/冷流体交界面的形成;在开阀平衡阶段,借助其水力平衡的自稳定特性,有效地控制了热/冷流体交界面的移动,建立了密度锁内的水力平衡。所得结果充分证明了自平衡启动方法的可行性。     

非能动余热排出系统的稳态特性研究

以AP1000主冷却剂系统为原型,提出了1种二次侧非能动余热排出系统设计方案,并采用RELAP5/MOD3.2程序分析计算了该系统在主系统正常运行和运行瞬变工况下的稳态特性。结果表明,主系统带功率运行时,二次侧非能动余热排出系统可依靠回路工质的密度差和压力平衡使系统自动处于备用状态,不影响主系统的运行。此外,根据计算结果,分析了冷热源位差对系统稳态特性的影响。     

密度锁工作特性的实验研究

介绍了密度锁的工作原理,并设计搭建了实验装置,研究了稳态工况和主泵停转事故时密度锁的工作特性。结果表明,在稳态工况下,密度锁能长期保持关闭,从而将主回路和余热排出回路隔开,此时,余热排出回路处于非工作状态,不会影响反应堆的正常工作。当发生主泵停转事故时,密度锁能迅速打开,使主回路和余热排出回路连通。余热排出回路会建立自然循环,且足以带走剩余热量。     

模块化压水堆非能动余热排出系统运行特性分析研究

针对初步设计的非能动余热排出系统方案并结合模块化反应堆的结构和运行特点,对非能动余热排出系统进行合理的控制体和节点划分并建立数学物理模型,采用数值迭代方法和通用热工水力分析程序,分析非能动余热排出系统的瞬态热工水力特性。结果表明,反应堆发生断电事故后,系统自然循环可以很快建立;在非能动余热排出过程中,换热器中二次侧始终为液相,没有发生流动不稳定;应急冷却器换热面积在一定范围内变化对系统余热排出能力没有显著影响。     

模块化压水堆非能动余热排出系统运行特性分析研究

针对初步设计的非能动余热排出系统方案并结合模块化反应堆的结构和运行特点,对非能动余热排出系统进行合理的控制体和节点划分并建立数学物理模型,采用数值迭代方法和通用热工水力分析程序,分析非能动余热排出系统的瞬态热工水力特性。结果表明,反应堆发生断电事故后,系统自然循环可以很快建立;在非能动余热排出过程中,换热器中二次侧始终为液相,没有发生流动不稳定;应急冷却器换热面积在一定范围内变化对系统余热排出能力没有显著影响。     

密度锁内水力平衡特性分析和实验研究

通过简化的理论模型,分析得出在反应堆正常运行工况下,密度锁处于"关闭"状态时必须满足的水力平衡条件,并对影响该条件的主要参数进行分析.结果表明:密度锁内的水力平衡在一定范围内具有自稳定的特性.同时,建立模拟实验同路,对该特性进行实验验证,针对稳态运行过程中主回路内工质流量改变的工况进行实验研究.实验结果表明:当运行参数的变化打破水力平衡后,依靠自稳定特性,能够很快恢复密度锁内的水力平衡,而不会影响密度锁的封闭性和反应堆的正常运行.     

一种非能动余热排出系统设计方案

非能动余热排出系统依靠本身的自然循环特性,应能够在较长时间内提供对堆芯的冷却,保证反应堆的安全。提出一种非能动空气冷却余热排出系统(PRHRS)方案,利用应急冷却水箱作为中间缓冲设备,既可以满足事故初期快速冷却的要求,又能保证非能动余热排出系统在相当长一段时间内的可靠运行。基于自然循环系统特性对所设计的PRHRS系统进行设计计算,并使用RELAP5程序对全厂断电事故下反应堆停堆后PRHRS投入运行的过程进行仿真,以验证设计的合理性。反应堆热工水力动态特性的结果表明,该系统可通过自然循环排出堆芯余热,保证堆芯安全。     

Two phase natural circulation and the heat transfer in the passive residual heat removal system of an integral type reactor

An investigation of the thermal hydraulic characteristics and the natural circulation performance in the passive residual heat removal system (PRHRS) for an integral type reactor have been carried out using the VISTA facility and the calculated results using the MARS code, which is a best estimate system analysis code have been compared with the experimental results. The VISTA facility consists of the primary, secondary, and the PRHRS circuits, to simulate the SMART design verification program. The experimental results show that the fluid is well stabilized in the PRHRS loop and the PRHRS heat exchanger accomplishes well its functions in removing the transferred heat from the primary side in the steam generator as long as the heat exchanger is submerged in the water in the emergency cooldown tank (ECT). The decay heat and the sensible heat can be sufficiently removed from the primary loop with the operation of the PRHRS. The MARS code predicts reasonably well the characteristics of the natural circulation in the PRHRS. From the calculation results, most of the heat transferred from the primary system is removed at the PRHRS heat exchanger by a condensation heat transfer.     

Experiments on the Heat Transfer and Natural Circulation Characteristics of the Passive Residual Heat Removal System for an Advanced Integral Type Reactor

Experiments on the heat transfer characteristics and natural circulation performance of the passive residual heat removal system (PRHRS) for the SMART-P have been performed by using the high temperature/high pressure thermal-hydraulic test facility (VISTA). The VISTA facility consists of the primary loop, the secondary loop, the PRHRS loop, and the auxiliary systems to simulate the SMART-P, a pilot plant of the SMART. The primary loop is composed of the steam generator (SG) primary side, a simulated core, a main coolant pump, and the loop piping, and the PRHRS loop consists of the SG secondary side, a PRHRS heat exchanger, and the loop piping. The natural circulation performance of the PRHRS, the heat transfer characteristics of the PRHRS heat exchangers and the emergency cooldown tank (ECT), and the thermal-hydraulic behavior of the primary loop are intensively investigated. The experimental results show that the coolant flows steadily into the PRHRS loop and that the heat transfers through the PRHRS heat exchanger and the emergency cooldown tank are sufficient enough to enable a natural circulation of the coolant. The results also show that the core decay heat can be sufficiently removed from the primary loop with an operation of the PRHRS.     

Experimental study on the natural circulation of a passive residual heat removal system for an integral reactor following a safety related event

Natural circulation characteristics of an integral type reactor during the operation of a passive residual heat removal system (PRHRS) following a safety related event has been experimentally investigated by using the VISTA facility. A PRHRS actuation trip signal is generated by a high power trip signal following a steam flow increasing event. The experimental results show that the single-phase coolant flows steadily in the primary loop by a natural convection process and that it effectively removes the decay heat from the core through a steam generator during the PRHRS operation. The heat transfers through the PRHRS heat exchanger and the emergency cooldown tank (ECT) are sufficient enough to enable a two-phase natural circulation of the coolant in the PRHRS loop.     

静止和摇摆条件下浮动式核电站一二回路PRHRS特性分析

浮动式核电站长期在海洋环境中运行,各系统都会受到海洋运动条件的影响。非能动余热排出系统（PRHRS）可在核电站发生全厂断电事故的情况下带出堆芯衰变余热,防止堆芯熔化,是重要的反应堆辅助系统。本文以一种采用海水作为最终热阱的浮动式核电站作为研究对象,分别设计了一回路和二回路PRHRS,开展了静止和摇摆条件下反应堆系统发生全厂断电事故的计算,对两种PRHRS在静止和摇摆条件下的运行特性进行了分析。研究表明,静止条件二回路PRHRS具有更强的带热能力,摇摆条件下一回路PRHRS的带热能力更加稳定。     

二次侧非能动余热排出系统设计及验证分析

提出了一种新型非能动余热排出系统(PRHRS)设计方案,该方案以高位水箱为最终热阱,采用在蒸汽发生器二次侧建立自然循环的方式间接地带走堆芯余热。以大亚湾核电站主冷却剂系统为载体,用RELAP5/MOD3.2程序分析了全厂断电事故下,PRHRS的运行特性。结果表明:事故发生后,余热排出系统内可较快地建立起循环流动,带走蒸汽发生器二次侧热量,在一段时间内保证反应堆安全,证明系统设计合理、有效。并分析了换热器布置高度、系统投入时间及换热面积对余热排出系统运行特性的影响。