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1、第33卷第2期原子能科学技术Vol.33,No.21999年3月AtomicEnergyScienceandTechnologyMar.1999中国实验快堆动态模拟系统的建立杨红义(中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京,102413)为了运用快堆系统安全分析程序OASIS对中国实验快堆(CEFR)进行安全分析和计算,初步建立了CEFR动态模拟系统。该系统将应用于CEFR的初步安全分析并将用来对CEFR的控制保护系统进行动态仿真研究。关键词中国实验快堆 OASIS程序 动态模拟系统 安全分析中图法分类号TL425TL364111OASIS程序[1]OASIS程序是快中子反
2、应堆系统安全分析和仿真研究程序,它可用来模拟快中子堆核电厂所有回路的质量、能量传输,从而可用来分析快中子反应堆的各种一般瞬态工况及事故工况。该程序基于功能强大的SUN工作站和Solaris操作系统,运用了动态数据管理核心,组织和调用静态和动态数据库,形成具有友好界面、面向用户的动态模拟环境。模拟体系由以下5个逻辑模块组成。EPIDOR模块:可用人机交互方式建立各个回路的静、动态数据库。PROBASE模块:按照一定的逻辑存储所有静态和动态数据,是整个计算的核心。IRIS模块:对整个计算进行初始化。MISCENE模块:进行稳态或瞬态模拟及预备后处理的模块。OLIPE模块:后处理模块。
3、OASIS程序的所有物理模块均来自另一快中子反应堆系统模拟程序DYN2B。DYN2B是由法国原子能委员会下属的CADARACH研究中心先进核反应堆研究室于80年代开发成功的,它曾经用于凤凰堆和超凤凰堆的安全分析,其计算的可靠性与合理性已经得到验证。2 中国实验快堆动态模拟系统中国实验快堆(CEFR)动态模拟系统是利用OASIS程序对CEFR堆芯、热传输系统和控杨红义:男,28岁,反应堆热工水力专业,硕士,工程师收稿日期:1998205211 收到修改稿日期:1998206217第2期 杨红义:中国实验快堆动态模拟系统的建立109制保护系统进行全面模拟的完整的数据系统。CEFR是
4、1座热功率为65MW的实验快堆,它的主热传输系统一回路采用池式设计,冷却剂为液态金属钠,整个反应堆采用两环路式设计。根据OASIS快中子反应堆系统模拟环境的设置体系,目前考虑用来模拟CEFR的系统包括:堆芯动态模拟系统;主热传输系统的一回路;主热传输系统的二回路;主热传输系统的三回路;自动调节和控制保护系统。211 堆芯动态模拟系统堆芯动态模拟系统在堆芯静态和动态数据系统的基础上构造而成。堆芯静态数据可以描述几乎所有的堆芯几何特性、材料特性、组件布置、物性常数、控制棒驱动机构等。堆芯动态数据包括在瞬态模拟过程中必需的各种反应性反馈系数和与控制棒相关的动态数据。212 主热传输系统
5、的一回路[2]主热传输系统的一回路是唯一的1个池式回路,也是结构最为复杂的1个回路,这里定义它的回路类型为容器型(在OASIS模拟环境中,可定义的回路类型有2个:容器型和网络型)。在这个回路中,热量在堆芯中产生并通过4台中间热交换器传给主热传输系统的二回路,其中一次冷却剂钠的流动动力来自2台主泵。在热钠池里安装2台独立热交换器,它们用来在紧急停堆后不能以三回路为热阱的事故工况下排出堆芯的剩余热量。这一点对于快中子反应堆是十分重要的。为了模拟整个回路,首先将整个回路离散化。图1是CEFR一回路的离散化示意图,使用了35个控制体和7个部件来模拟一回路。标号为V1～V7的控制体分别为堆
6、坑、堆顶平台、主容器外部密封系统、主容器气腔、堆顶密封、热钠池上部氩气密封、冷钠池上部氩气密封,其它控制体分别为主容器冷却池(8个子控制体)、冷钠池(6个子控制体)、热钠池(8个子控制体)、径向屏蔽区、上支承板、栅板联箱等;标号为C1～C7的部件分别为1#主泵、2#主泵、1#中间热交换器、2#中间热交换器、堆芯、栅板联箱下泄漏阀、主容器冷却系统(溢流阀门)。213 主热传输系统的二回路主热传输系统的二回路属于网络型回路,它通过中间热交换器与一回路相连。二回路的作用是将来自于一回路的热量通过二次钠传给蒸汽发生器,其中二次钠的流动动力来自于二次钠泵。该回路有一钠缓冲罐用来调节瞬时的压
7、力波动。目前,CEFR主热传输系统二回路由8个节点和8个部件来模拟(图2)。214 主热传输系统的三回路主传热系统的三回路也属于网络型回路,通常也称作水2蒸汽回路(图3)。回路的流动介质是水和水蒸气。来自主给水泵的水在蒸汽发生器中被加热后变为水蒸气,水蒸气进入透平发电机推动汽轮机发电。与其它回路不同,该回路中用较多的阀门来调节给水和蒸汽的流量、压力、温度等参数。CEFR采用分体式蒸汽发生器,即整个蒸汽发生器由蒸发器和过热器组成。为了尽可能简化而又准确地模拟水2蒸汽回路的复杂特性,
