基于仿真模型的堆芯状态监测程序开发

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于仿真模型的堆芯状态监测程序开发硕士研究生：杨旭指导教师：彭敏俊教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：王贺副教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于仿真模型的堆芯状态监测程序开发硕士研究生：杨旭指导教师：彭敏俊教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2017年12月14日论文答辩日期：2018年3月9日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：

2、U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngThedevelopmentofreactorcoreconditionmonitoringprogrambasedonsimulationmodelCandidate:YangXuSupervisor:Prof.PengMinjunAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandTechnologyDateofSubmission:Dec.14,2017Dateo

3、fOralExamination:Mar.09,2018University:HarbinEngineeringUniversity摘要反应堆的安全运行是整个核电厂安全运行的关键，因此反应堆是操纵员在运行过程中的重点监测对象，但是由于压力容器内传感器的安装条件限制，当前反应堆内传感器的安装位置、类型以及数量都非常有限，操纵员并不能通过已安装的堆内及堆外探测器在线监测包括堆芯三维功率分布、燃料温度、包壳温度以及MDNBR等关系反应堆运行安全的重要状态参数，这导致反应堆操纵员在操作过程中无法全面地实时了解反应堆运行状态，影响了反应堆的运

4、行安全性。本文以福清核电站一号机组反应堆为研究对象，基于反应堆核热耦合仿真模型开发了堆芯状态监测程序。本课题在建模过程中应用THEATRe程序对压力容器内的热工水力过程进行仿真，应用REMARK程序对反应堆堆芯物理部分进行仿真，应用COBRAIIIC程序对堆芯进行子通道热工水力计算，然后将三种仿真程序在GSE公司的SimExec实时仿真平台上进行多尺度核热耦合。耦合程序采用福清核电厂仿真机模拟运行数据作为仿真计算的边界条件，以实现对堆芯内主要状态参数的实时在线仿真计算。最后本文应用C#4.0语言编写了图形化人机界面，将堆芯状态监测程

5、序的计算结果以颜色分布、曲线变化等更加直观、具体的形式展示给操纵员，从而提高操纵员的监测效率。本文使用稳态满功率工况、主蒸汽管道破裂事故和控制棒失控下插事故对堆芯状态监测程序在稳态和瞬态工况下实时在线计算的准确性进行分析和验证，相关结果表明本文开发的堆芯状态监测程序能够在稳态及瞬态工况下对堆芯主要状态参数进行较为准确的实时在线仿真计算，满足操纵员对堆芯状态监测的要求。本文开发的堆芯状态监测程序可以作为核电厂现有反应堆检测系统的补充，辅助操纵员更加全面、高效地对堆芯状态进行在线监测或安全分析，从而提高核电厂的运行安全性，保证核电事业的

6、安全发展。关键词：反应堆堆芯；实时仿真；核热耦合；状态监测AbstractThesafetyofthereactoristhekeytotheoperationsafetyofthenuclearpowerplant.Therefore,thereactoristhemostimportantmonitoringtargetfortheoperatorduringtheoperation.However,duetotherestrictionofthesensorsinstallationconditionsinthepressur

7、evessel,thetypesandquantitiesofthesensorsareverylimitedinthereactorscurrently,theoperatorscannoton-linemonitortheimportantreactorcorestatusparametersduringoperationprocessofthenuclearpowerplant,suchasthereactorcorethree-dimensionalpowerdistribution,thenuclearfueltemper

8、ature,thecladtemperatureandtheMDNBRwhichareveryimportantfortheoperationsafetyofthenuclearreactor,sothereactoroperator