中国实验快堆主冷却系统建模与仿真研究.pdf

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1、第35卷第2期核动力工程VO1．35．NO．22014年4月NuclearPowerEngineeringAPr．2014文章编号：0258—0926(2014)02—0105-05中国实验快堆主冷却系统建模与仿真研究陈五星，夏庚磊2，彭敏俊21．431厂代表室，辽宁葫芦岛，125004；2．哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，哈尔滨，150001摘要：中国实验快堆(CEFR)是钠冷快中子反应堆，其一、二回路的运行特性对反应堆的安全运行具有重要的影响。使用JTopmeret软件建立CEFR一、二回路主冷却系统和蒸汽发生器(SG)的仿真模型，用于计算系统任意一点的流量、压力、温度等

2、运行参数。在稳态及瞬态工况下，系统主要参数仿真值与设计值的误差均小于2％，满足系统仿真的精度要求。关键词：系统仿真；CEFR；JTopmeret中图分类号：TL33l文献标志码：A0引言2．2系统节点划分与系统连接快中子增殖反应堆(快堆)是第四代核能系一回路主冷却系统、二回路主冷却系统和SG统中的主要堆型之一。世界许多国家都在积极开二次侧分别置于3个不同的用户(USER1、USER2发快堆，如俄罗斯的BN．600、日本的文殊堆等l】J。和USER3)中，单独调试之后采用边界连接的方本项目以中国实验快堆(CEFR)为研究对象，式进行联调。采用GSE公司的JTopmeret[1软件，建立了主冷却2

3、-2．1系统节点划分USERI中一回路主冷却回路的仿真模型，在此基础上研究CEFR主冷却系统、USER2中SG水侧、USER3中二回路主冷系统在不同工况下的运行特性。却系统节点划分见图l、图2、图3。1仿真对象与仿真范围。中间c}_——厂蚕1_——D中间1．1仿真对象氅CEFR是采用池式结构的钠冷快堆，其_回质量边界巳；质量边界路为池式结构，由2台主泵、4台中间热交换器、萝匝i；堆芯压力管、栅板联箱及堆芯等部分组成。二回路主I：叫⋯一⋯：：I冷却系统为2条对称环路，包括二回路钠循环泵、l主泵泵!界中——T一i：主泵I钠缓冲罐、直流蒸汽发生器(SG)、过热器和相应的管道和阀门。笪卜-_——_．1

4、塑堑焦．卜．_—匡暨1．2仿真范围图l一回路主冷却系统节点划分Fig．1SchemeofControlVolumesofPCS本次仿真的对象为CEFR钠介质热传输系统，即一回路和二回路主冷却系统。为了研究这2个主冷却系统在动态工况下的运行特性，本文对SG二次侧进行仿真，通过控制给水温度及流量来实现不同工况下的自动控制。2模型建立2．1建模工具压力边界质量边界采用JT0pmeret软件和SimEX[31仿真平台来图2SG水侧节点划分Fig．2SchemeofControlVolumesofSG建立CEFR主冷却系统的仿真模型。收稿日期：2013-03-10；修回日期：2013·10-27核动力工

5、程Vb1．35．No．2．2014钠缓冲罐钠缓冲罐lSG泵泵ISG]钠侧钠徊l43I]I睦l蛔厂1犁l．卜瞳1l门123lVcH-~衄II4撑中间中间热交热交53I匝器匪H坷圈董龚界匝器臣H囤lI66lI秧尘器同l黯l早妻卜1l换器换器压力边界压力边界图3二回路主冷却系统节点划分Fig．3SchemeofControlVolumesofSCS2．2．2系统的接口连接方式一回路用户与二回路用户依靠压力边界与流量边界进行数据传递。如图4所示，SYS1与SYS2是2个相互独立的用户，且都是非闭合式环路，2个用户之间进行连接时，将SYS2的节点2的参数赋予SYS1的压力边界，将SYS1的流线参数(如流

6、量、焓值)赋予SYS2的流量边界，将SYS1的节点3的参数(如流量、焓值)赋予SYS2的压力边界，SG水侧SG钠侧将SYS2的流线参数(如流量、焓值)赋予SYS1的流量边界，如此进行数据传递，从而构成一个图5热边界数据交换示意图闭合式的环路。Fig．5ConnectionbetweenHeatFluxBoundaryandHeatNodeFluxBoundary因为SG两侧使用不同的工质，二回路与三回路依靠热节点边界和热流量边界进行数据传递时，将钠侧节点2的参数(例如汽．液两相的焓值、(图5)。图5中，SG钠侧与水侧进行数据传递温度、节点的尺寸等)赋予水侧的热节点边界，同时将水侧的吸热量赋予钠

7、侧的热流量边界，从而将钠侧的热量传递到水侧。田_{=⋯⋯⋯’质量边界i压力边界匠莓：3计算结果3．1稳态工况计算SYS1；压力、焓值等；SYS2；⋯⋯⋯⋯⋯压力边界：稳态验证工况分别为：50％满功率(FP)、75％FP—珀和100％FP。一、二回路钠循环泵都为变频泵，质量边界蕊。孬西．回路流量随着反应堆功率的变化而不同。图4流量边界数据交换示意图输人参数随功率的变化见表1。在此设置基Fig．4Co