基于Flowmaster的中国实验快堆汽轮机组仿真研究

汽轮机组在中国实验快堆(CEFR)三回路中承担了将热能转换为电能的重要作用,但自安装以来,未在40%P0(P0为满功率)以上工况下运行,故需对其进行必要的仿真模拟。本文根据CEFR中汽轮机组的实际模型,通过Flowmaster仿真平台建立了汽轮机组的仿真模型。利用该模型,得到了满功率运行工况下的稳态结果,该结果验证了设计参数。同时,完成了由满功率到40%P0工况下的瞬态仿真模拟,验证了汽轮机组的部分性能和运行情况。仿真结果表明,利用Flowmaster建立的仿真模型运行情况基本符合设计要求,并为实际运行提供了一定的参考价值。该模型对后续验证快堆三回路其他系统的仿真模型具有一定的参考意义。     

离心长级联水力学动态数值模拟

针对已有的调节方法无法进行离心长级联水力学动态模拟的问题,提出了一种新的调节方法。该方法从中间供料级出发,根据机器滞留量和管道额定流量向两端逐级调节阀门,从而得到离心长级联稳定运行时的水力学状态。50级和100级的数值模拟结果表明,该方法不受离心机水力学特性参数的限制,大幅缩短了调节时间,可以较快得到满足水力学要求的级联设计参数。在级联稳定运行的基础上,通过改变供料量,分别研究了在有无阀门自动调节作用时水力学扰动在长级联中的传播情况。     

基于APROS的核动力系统建模与仿真研究

本研究基于仿真软件APROS对两环路核动力系统的一、二回路耦合系统建立了仿真模型,并对此模型进行了功率运行稳态工况和线性变负荷动态工况仿真模拟。结果表明,模型仿真结果的最大稳态相对误差小于5%,与设计值符合较好;动态仿真趋势与热工水力计算程序RELAP5仿真趋势基本一致,验证了模型的有效性。因此,该核动力系统一、二回路匹配性良好,且本文所建立的系统模型能够较准确地模拟核动力系统的运行。     

基于遗传算法的压水堆核电一回路稳压器机理建模与仿真

针对压水堆核电站一回路稳压器实际运行特性,根据能量守恒、质量守恒和动量守恒方程,考虑了喷淋流量、电加热器功率及安全释放阀的影响,建立了一个两相动态非平衡的稳压器机理模型.为提高模型精度,采用遗传算法对该模型的参数进行优化,用以得到一组模型的最优参数.将参数优化算法应用于某900 MW核电站稳压器仿真实例,通过模块封装组建成稳压器压力仿真模型,并与核电厂提供的对应数据做了比较验证了建模方法的正确性及优化方法的有效性.     

蒸汽发生器综合试验台架数字仿真试验系统

以工程仿真机(NPA2000)软硬件配置系统为基础, 以蒸汽发生器动态特性研究为核心, 建立蒸汽发生器综合试验台架的全仿真模型。配合台架热态调试和试验, 开展各种全数字仿真试验, 包括对台架试验进行仿真预演, 验证稳态试验参数和动态热工水力过程,预测意外工况下台架运行行为, 研究应急措施等等。通过实测数据与仿真数据的比较, 验证和改进仿真模型, 不断提高仿真逼真度。最后, 利用经过校验的仿真试验系统, 对各种台架本身难以进行的事故或破坏性工况进行数字仿真预测, 形成实物蒸汽发生器综合试验台架的补充。     

两环路核电厂反应堆冷却剂系统仿真分析

利用热流体系统仿真分析软件(Flowmaster)建立了两环路核电厂反应堆冷却剂系统(RCP)仿真模型,对功率运行稳态工况、启停堆偏环运行稳态工况、丧失厂外电主泵惰转瞬态工况进行了模拟,得到了RCP在上述工况下的运行特性参数。结果表明,仿真计算与设计值及实际运行值之间的误差小于4%,仿真模型能较好地模拟RCP的运行,为后续同类型电厂的设计优化和运行提供参考。     

基于Simulink输入阶跃反应性时有温度和毒物反馈的反应堆动态响应仿真

计算机仿真对核反应堆运行和核电人员的培训具有十分重要的意义.基于Simulink仿真软件,本工作对点堆中子动力学方程输入阶跃反应性考虑6组缓发中子时具有温度和毒物反馈的特性进行研究,计算了某型反应堆在两种典型工况下引入正、负阶跃反应性时各主要运行参数的变化规律,并将最终的结果与三维模型计算数据进行了对比.结果表明:利用Simulink进行点堆仿真研究能够高效、便捷地满足系统要求,且仿真结果与三维模型计算的数据符合得较好.     

池式堆供热系统建模与仿真方法研究

以低温、常压的池式堆供热系统为研究对象,经过系统划分和对实际物理设备进行合理简化和假设后,建立了覆盖其基本功能的动态数学模型。该模型包含点堆中子动力学模型、热工水力学模型及堆外热力设备模型。本文基于vPower仿真平台对该模型进行了论证,仿真结果表明该模型能正确反映池式堆供热系统的动态特性。该仿真模型可进一步用于研究运行工况及验证设计数据的合理性。     

池式堆供热系统建模与仿真方法研究

以低温、常压的池式堆供热系统为研究对象,经过系统划分和对实际物理设备进行合理简化和假设后,建立了覆盖其基本功能的动态数学模型。该模型包含点堆中子动力学模型、热工水力学模型及堆外热力设备模型。本文基于vPower仿真平台对该模型进行了论证,仿真结果表明该模型能正确反映池式堆供热系统的动态特性。该仿真模型可进一步用于研究运行工况及验证设计数据的合理性。     

核电站仿真技术在反应堆控制系统调试中的应用

针对核电机组实际启动前无法建立动态运行工况而导致无法对反应堆控制系统(RRC)的组态设计进行评估及分析的问题,介绍了利用反应堆热工水力仿真模型、Labview图形化虚拟仪表编程语言和DAQ数据采集技术研发的RRC仿真测试平台,通过将该测试平台与核电站的实际数字化仪表控制系统(DCS)机柜相连,对实际的RRC实施了单步和关联运行测试,实现了RRC功率运行或瞬态工况下的逻辑预演和动态评估,并逐一排查了大量设计错误或不符合项.岭澳二期核电站3/4号机组的应用实践证明,利用核电站仿真技术对RRC进行调试,可有效降低机组功率运行的大瞬态试验风险,缩短启动工期.     

Use of Neural Network for the Simulation of a Gas Centrifuge

The prediction by a mathematical model of the separation of uranium isotopes using a gas centrifuge process is a hard task. The gas motion can be described by analytical or numerical solutions of the system of equations defined by the equation of continuity, the Navier-Stokes equation and the equation of energy. However, these calculations cannot be performed for actual centrifuges.

Neural networks are an alternative for modelling complex problems that show too many difficulties to be solved by phenomenological models.

The authors propose the use of neural networks for the simulation and prevision of the separative and operational parameters of a gas centrifuge separating uranium isotopes. The results from the uranium separation experiments (Zippe data) are compiled and presented to the neural network in the learning and testing processes. The prediction using the neural network model shows good agreement with the experimental data.     

单机运行工况对多组分同位素分离级联结构参数的影响

大分离系数情况下的多组分同位素级联的设计和优化可以准理想级联为模型。已知目标组分的精料、贫料丰度及基本参量,可确定准理想级联的结构。除级联本身的参数外,组成级联的单机运行工况也是影响级联分离性能的重要因素。通过利用基本全分离系数作为中间量,理论推导了在分离多组分同位素时,单机运行工况对级联结构及分离性能的影响。同时针对Xe中间组分的分离,采用单纯形法对其优化,研究了单机运行工况对最佳级联的结构参数及最小装机量的影响,进而确定了级联分离Xe中间组分的最佳单机运行工况。     

离心分离设备出料口堵塞对级联的影响研究

贫化64 Zn可有效降低核电站一回路中放射性强度.目前离心分离是制备贫化64 Zn的重要方法.在离心分离锌的过程中,级联易出现单机堵塞情况,进而影响级联稳定运行和产品丰度.针对实际级联运行过程出现的分离设备取料口堵塞变单股流的情况,建立不同流量、不同基本全分离系数的级联数学模型,基于推导的计算方程,模拟不同级出现不同数...     

带附加供料离心净化级联的优化

通过向离心级联附供载荷气体实现微量杂质的净化时,为充分发挥级联性能,提升级联经济性,需对带附加供料离心净化级联进行优化。本文根据现有离心机模型和相关单机实验结果,以级联总离心机数最少为优化目标,以级联长度、各级离心机数和重馏分压强及载荷气体供料量为优化变量,利用二进制编码遗传算法完成了离心净化级联的优化计算,并通过回收铀浓缩产品中~(99) Tc的去除和高纯WF_6制备中杂质的净化两个算例的计算验证了优化算法的适用性。计算结果表明,遗传算法可有效地求解离心净化级联的优化问题,具有较好的适用性。     

以正辛烷为介质离心分离碳同位素

以正辛烷(C₈H₁₈)为分离介质,利用离心机进行了一系列单机分离实验,研究了其单机分离性能。通过质谱分析,得到了不同供料压强、滞留量下的基本全分离系数、分流比等单机参数：基本全分离系数接近或大于1.10,最高可达1.13。在单机实验数据的基础上,采用相对丰度匹配级联（MARC）的计算模型,对正辛烷离心分离级联的参数进行了初步估算,估算结果显示,采用联级分离可将¹³C浓缩至约11%。     

压强偏移法求解离心级联水力学静态特征根

求解离心级联水力学静态特征根是同位素离心分离领域的一个重要研究课题。本工作将扩散级联水力学中使用的方法应用到离心级联水力学中，利用压强偏移方程，通过求解完全方程组，得到了离心级联水力学完整的4个静态特征根。与扩散水力学对比可看出，两者极为相似，即在有供取料时，均有4个特征根，Z₂为主特征根，而Z₄=1均为由供取料引起的根。最后，在无供取料情况下，对压强偏移和流量偏移两种求解方法进行比较，结果表明，两者能得到相同的静态特征根。     

Measurement of Specific Alpha Radioactivity with Respect to Size for Kerala Monazite Sand Using Aerosol Centrifuge

A numerical analysis is presented on the diffusive separation behavior of a three-component gas mixture of ²³⁵UF₆, ²³⁸UF₆, and light gas in a gas centrifuge. The purpose of analysis was to examine the isotope separation performance of the centrifuge in the presence of light gases such as N2 and HF, which inevitably leak in from the atmosphere or accumulate from impurities contained in uranium hexafluoride.

An approximate basic equation is used, which is almost the same as derived by T. Kai for a ternary system from a generalized form of the Stefan-Maxwell equations, taking account of the pressure diffusion in a rapidly rotating cylinder. The method has previously been proposed for application to counter-current centrifuges, which are characterized by stable axial flow in two concentric streams, assuming that the gas mixture is in thermo-dynamical equilibrium between the light gas and UF6 mixture.

Calculations made using the above basic equation indicated that the separative power of the centrifuge is significantly lowered with increasing penetration of the light gas into the separative zone between the two concentric streams. The results of calculation are in fairly good agreement with previously reported theories over a wide range of light gas concentration.

Measurements made using an experimental centrifuge equipped with scoop substantiated the foregoing trends indicated from calculation up to about 1 mol/o average concentration of light gas in the centrifuge cylinder. At higher concentrations, a more significant lowering of separative power by the presence of light gas was indicated from measurement than from calculation.     

刚性离心级联水力学特性分析

为了解刚性级联的水力学性能,本文求解了重馏分管道安装声速孔板的刚性级联的扰动方程,得到了刚性级联的静态特征根。刚性级联仅2个静态特征根Z₁和Z₂,Z₁等于1,Z₂为级联的主静态特征根,用于判断级联的静态稳定性。离心机工作在额定工况附近时,刚性级联主静态特征根大于1。某级出现损机后,级联的流体参数发生变化,导致级联分离功率下降。利用绝对变化量进行求解,可得到流量变化量的解析解,解析解与数值解存在一定差异,但具有相同的变化趋势,可利用解析解预测级联受到扰动后的流体状态参数变化趋势。由于扰动向贫料方向传播,虽然主静态特征根大于1,级联仍能保持稳定。     

供料条件对气体离心机分离性能影响的数值研究

采用有限差分方法离散线性化的Navier-Stokes方程组,研究不同供料条件对离心机内部流场和分离性能的影响,得到了不同供料条件下的流场,采用改进的径向平均法求解丰度方程得到单机的分离功率,绘制了分离功率随供料条件各参数的变化曲线。计算结果表明:不同供料条件下,离心机内部流场和分离性能差别明显,供料位置、轴向速度扰动量和角向速度扰动量是供料气流影响流场和分离性能的主要参数;对给定离心机模型存在最佳的供料位置和角度。