用于复杂环境下中子时空动力学计算的简化球谐函数方法

将简化球谐函数(SPN)方法用于离散输运时空动力学方程的角度变量,应用有限元方法离散其空间变量,用全隐式向后差分离散时间变量,用时间积分法求解缓发中子先驱核浓度方程,建立了复杂环境下输运时空动力学计算的理论模型.根据该模型编制了非结构网格多维输运时空动力学计算程序,数值计算结果表明,该方法可以应用于复杂环境下中子输运时空动力学计算.     

二维中子输运问题的离散纵标短特征线方法研究

离散纵标法是求解中子输运方程的主要数值方法之一,空间变量离散及误差控制对保证输运计算精度至关重要。传统有限差分离散方法对于特定模型会产生非物理振荡问题,粗网精度不足使得低阶差分方法的应用具有局限性。本文研究了二维常数和线性短特征线方法,短特征线空间离散基于中子输运的特征线解,根据输运方程的空间矩守恒构造网格角通量密度完成输运方程求解。选取固定源和临界问题进行测试验证并分析了网格敏感性。数值结果表明,线性短特征线离散对网格敏感性较低,较常数短特征线和低阶差分方法具有更高的计算精度及效率。     

板状燃料元件热传导模型及其动态仿真

本文提出了一种描述板状燃料元件热传导行为的新的数学模型 ,并将其动态仿真结果与有限差分模型的结果进行了比较 ,两者符合良好。新模型的计算量非常小 ,证明了所提模型的准确性和有效性     

反应堆中子动态过程的实时模拟

本文讨论中子动力学方程的计算方法。常规的数值积分方法求解中子动力学方程只能选取极小的时间步长,因为它是一个刚性方程。根据离散相似原理导出了微分方程式的差分表达式,时间步长可以大大地增加,因而节约了大量的计算时间。数字例子证明:尽管所建立的仿真模型比较简单,但却能足以反映出由常规积分方法得到的精确结果。本计算方法可以应用于反应堆中子动态过程的实时模拟     

一种违禁品背散射检测方法

描述了一种以低活度^133Ba为射线源的便携式背散射检测仪,可以对物体的藏匿空间内是否存在违禁品进行检测,并根据背散射能谱的特点对违禁品的物性做出一些判断;论述了检测仪的系统设计和简化模型的MCNP仿真,给出了检测仪的一些实验结果。     

三维中子动力学程序cosKIND针对核电厂仿真应用的典型基准题验证

重大专项"CAP1400全范围模拟机自主化核心技术研究"课题需要自主开发应用于全范围实时仿真计算的物理程序,该程序需具有较高的精度和效率指标要求。为获取COSINE软件包中子动力学程序cosKIND仿真改造的定量依据,对基于节块展开法和全隐向后差分的两群六组时空中子动力学求解器进行二维TWIGL和三维LMW国际基准题测试。在测试过程中,针对基准题特点设计专门的程序测试接口,采用三维轴向全反射边界模型等效模拟二维堆芯问题,并采用逐网格线性截面变化近似模拟控制棒动作。测试结果显示,该求解器的计算结果与参考值相比整体偏小,求解器的计算精度基本满足仿真计算的需求,且计算精度随时间尺度和空间尺度的变化趋势基本合理;但是通过对黑盒测试结果的深入分析表明,该求解器和参考文献中的程序由于截面引入方式的问题,在时间步长较粗时可能导致较大的计算误差。该测试结果为后序基于cosKIND来进行开发优化的求解器提供了定量依据,也为后期cosKIND程序应用于全范围模拟机提出了改进建议。     

核动力装置冷凝器实时仿真

根据核动力装置的冷凝器结构及工作特性,给出了适用于冷凝器动态特性实时仿真数学模型.该模型可用于冷凝器稳态和动态的仿真,并能够预测冷凝器内蒸汽和凝结水的流量以及蒸汽、凝结水、管壁和冷却水等的温度.用本文的仿真模型对正常运行工况及事故工况进行了仿真计算,将仿真结果与系统设计值进行了比较.结果表明,该模型能够满足核动力装置冷凝器实时仿真的要求.     

模型预测控制在压水堆堆芯功率控制中的应用

在压水堆核电站中,堆芯功率的自动控制难以实现。将模型预测控制方法应用于压水堆堆芯,以实现堆芯功率的自动控制。堆芯功率自动控制模型的建立是以反应堆堆芯模型和模型预测模型为基础的。反应堆堆芯模型包括中子动力学模型、热工水力学模型和反应性模型,模型预测模型以状态空间形式表述。为评估所设计的基于状态空间的模型预测控制系统的性能,设计了堆芯功率控制仿真实验。模拟结果表明:所设计的控制方法能快速、准确地控制堆芯功率,跟踪负荷变化。     

池式钠冷快堆事故余热排出系统一回路仿真研究

池式钠冷快堆事故余热排出系统采用了非能动工作原理,依靠液态钠及空气的自然对流排出堆芯余热。为研究事故工况下余热排出系统一回路的换热能力,基于FORTRAN语言,建立堆芯单通道及盒间流模型,采用全隐二阶迎风差分格式及改进的欧拉法离散求解,对事故余热排出系统一回路系统进行数值模拟,并对全厂断电事故进行仿真计算验证。结果表明:该程序能较好地反映事故余热排出系统瞬态变化过程,并可达到超实时仿真。     

蒸汽排放系统蒸汽冷凝器动态特性仿真研究

根据核动力商船高压定压蒸汽冷凝器的结构及工作特性,建立了适合蒸汽冷凝器实时仿真分析计算的两相流仿真模型。利用该仿真模型对蒸汽冷凝器进行了稳态计算和动态仿真分析,并将其稳态计算结果与蒸汽冷凝器试验结果进行对比验证。结果表明：该模型能准确模拟蒸汽冷凝器的动态特性,满足核动力装置蒸汽排放系统实时仿真分析要求。研究结果对二回路系统启动及停运的运行和控制系统设计具有指导意义。     

一体化压水堆蒸汽发生器的热工水力瞬态特性分析

一体化压水堆的设计是将蒸汽发生器及稳压器等一回路所有部件都放入压力容器内，以提高安全性，采用可以精确模拟直汉蒸汽发生器二次侧水的饱和点，蒸干点位置等重要参数随时间变化的可移动边界并分法，选用适合各中换热工况的一整套换热关系式，建立了可以模拟一体化压水堆直流蒸汽发生器的稳态及瞬态热工不特性的物理及数学模型，并编制了计算程序，经对Ｂａｂｃｏｃｋ和Ｗｉｌｃｏｘ公司１９管直流蒸汽发生器实验装置进行了计算有     

两相流模型在直流蒸汽发生器热工水力分析中的比较研究

根据组成气液两相流基本场方程数量所反映的流动与传热特性的不同,两相流方程分为三方程、四方程、五方程和六方程模型,结合流动压降模型、传热模型、两相相互作用模型以及流动工质的状态参数和结构材料热物性等辅助关系式,可很好地对蒸汽产生系统进行设计和研究分析。本文分析了不同数量的两相流场方程的特点和局限性,结合直管式直流蒸汽发生器实验装置,分别选取最佳估算程序中4种不同的两相流场方程计算模型进行流动传热计算分析,重点比较了强制流动的单相过冷水被加热至单相过热蒸汽过程中的压力与传热特性,从而给出不同场方程的两相流模型在分析具有较大相变过程中的差异性,验证了RELAP5程序和RETRAN-3D程序计算分析直流蒸汽发生器的能力。结果表明,RELAP5程序的六方程模型更适合模拟直流蒸汽发生器。     

直流蒸汽发生器稳态与瞬态特性数值模拟

直流蒸汽发生器内二次侧流体被一次侧流体加热,其轴向热流密度分布与两侧流体运行参数密切相关。采用RELAP5/MOD4.0程序对直流蒸汽发生器的稳态与瞬态运行特性进行数值模拟研究,获取了直流蒸汽发生器热工参数的振荡特征,并进一步探究了一个周期内不同时刻的二次侧流体的质量流量、热流密度及管壁温度的瞬时轴向分布以及二次侧入口节流对流动振荡的影响。结果表明:对流加热工况下轴向热流分布主要取决于一次侧流体和二次侧流体之间的温差。当直流蒸汽发生器内发生密度波振荡时,一次侧出口温度及总加热功率均剧烈振荡。干涸点的位置大幅移动,且其附近的壁温强烈波动,可通过增大二次侧入口节流抑制流动振荡。      

直流蒸汽发生器稳态与瞬态特性数值模拟

In once through steam generators, the secondary fluid is heated by the primary fluid. Therefore, the axial heat flux distribution is related to the operational parameters of the fluids in both sides. The RELAP5/MOD4.0 code is adopted to perform the static and transient simulations of a once through steam generator. The temperature, thermal equilibrium quality and heat flux distributions under both heating modes are analyzed and compared. The oscillation behavior of the once through steam generator is discussed and the instantaneous axial profiles of secondary mass flow rate, heat flux as well as tube wall temperature corresponding to four representative times in an oscillation period are further investigated. Finally, the effect of increasing the secondary inlet throttling is studied. The results show that the shape of heat flux distribution under convective heating mainly depends on the temperature difference between primary fluid and secondary fluid. When density wave oscillations occur in the once through steam generators, the primary outlet temperature and total heating power oscillate intensely. The location of the dryout point moves greatly and the tube wall temperature fluctuates most violently in its vicinity. Flow oscillation could be suppressed by increasing the inlet throttling of the secondary side.     

A decade''s experience in chemistry maintenance of once through steam generator of fast breeder test reactor

The steam generator of fast breeder test reactor (FBTR) at Kalpakkam (India) is a once through Steam Generator (OTSG) which requires the feed water at high purity level. Therefore, for maintaining feed water chemistry, all volatile treatment (AVT) is adopted along with a full-flow deep bed Condensate Polishing Unit (CPU) in the steam water system. Operational difficulties such as premature termination of operation cycle of the CPU, enhanced impurity pickup resulting in increased load for CPU, early silica breakthrough, etc. were observed on occasions. This paper describes the modifications carried out in the steam water circuit to overcome these problems. A decade's experience in operating the CPU and maintaining the feed water quality is also discussed.     

集成神经网络方法在蒸汽发生器故障诊断中的应用

针对蒸汽发生器传统故障检测与诊断方法的不足,提出了基于集成神经网络的蒸汽发生器故障检测与诊断的新方法。该方法采用两个神经网络。一个神经网络作为蒸汽发生器的动力学模型,用于蒸汽发生器的重要运行参数的预测,其原理是通过检测蒸汽发生器运行参数监测信号值与相应的蒸汽发生器神经网络模型预测值之间的偏差来确定是否发生了异常,如果某一参数偏差超过了预先给定的极限,就认为发生了异常。另一个神经网络作为故障分类模型,用以对蒸汽发生器故障进行分类,给出故障的类型。由两个神经网络监测和诊断结果的融合给出蒸汽发生器故障较为清晰的信息。仿真结果表明,该方法能够提高蒸汽发生器监测与诊断的能力。     

超临界水在垂直管内换热及流动不稳定性研究

清华大学核能与新能源技术研究院在建的250 MWt高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)中蒸汽发生器二回路为亚临界水,由于反应堆能提供750℃的高温氦气,二回路水可提高到超临界压力和温度,采用多堆带一机方案可与超临界蒸汽透平机组匹配,因此研究超临界水在管内的流动、传热以及流动不稳定现象非常重要。本文通过使用RNGk-ε模型耦合强化壁面函数,发现模拟结果与Yamagata等的实验数据符合较好。基于此模型,分析了超临界流体流动时换热系数的变化规律,并采用瞬态计算方法,线性增大加热功率,分析了流动不稳定现象,发现流体一旦进入不稳定区,进出口流量的波动非常严重,甚至出现倒流,应尽可能避免此类现象。     

核电汽轮机热力系统的主导因素变工况建模方法研究

核电汽轮机土要工作在湿蒸汽区，确定其热经济性的难点在于蒸汽干度的确定。为避免这一难题，本文提出了将机理建模与对象实际运行数据相结合的“主导因素”建模方法，即以描述机理过程的理论公式为主体，通过分析实际运行数据与理论公式的偏差，提炼出在大负荷范围内影响偏差的主要因素及其与偏差的函数关系仿真计算结果表明，该方法能够比较准确的描述对象系统的运行工况。     

应用GOTHIC程序三维模型模拟综合性能试验热工响应过程

本文选取重大专项综合性能试验开展的主蒸汽管道断裂事故全过程瞬态模拟工况作为基准工况,应用GOTHIC程序进行了详细的三维建模,模拟了试验壳大空间和热阱储热、蒸汽在壳体内壁面冷凝、壳体外壁面水膜蒸发等传热传质过程。通过对比试验数据和程序计算结果,研究试验壳大空间的热工响应特性和程序模型的适用性。研究结果表明:程序模型能很好地分析试验壳温度、压力变化趋势,尤其是在蒸汽大流量喷放后阶段,程序分析结果和试验结果符合很好。另外,喷口的射流类型会显著影响大空间温度分层现象,进而影响蒸汽在试验壳体内壁面的冷凝过程。该研究结果可为后续应用GOTHIC程序分析非能动核电厂安全壳响应的可行性提供参考和借鉴。