一回路流量不正常事故仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、壓水堆核電廠一回路流量不正常事故仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮穗姀S具有堆芯放射性、高溫高壓等運(yùn)行特點(diǎn),為進(jìn)行核電廠運(yùn)行、平安類課程的實(shí)體實(shí)驗(yàn)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn),比方電廠一回路系統(tǒng)具有不可接近性、復(fù)雜的電廠系統(tǒng)實(shí)體難于分解展示、實(shí)體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)本錢高和實(shí)驗(yàn)的平安性保證難.因此利用虛擬仿真技術(shù)取代局部核電廠電廠系統(tǒng)平安分析實(shí)體實(shí)驗(yàn),可以幫助學(xué)生充分理解電廠的運(yùn)行和事故對(duì)策分析、降低實(shí)驗(yàn)本錢,還可以提升實(shí)驗(yàn)的平安性,也拉近了學(xué)生和先進(jìn)電廠技術(shù)之間的距離,為科研成果促進(jìn)教學(xué)開展提升了條件.核反響堆平安分析課程是核工程與核技術(shù)專業(yè)重要的專心核心課程;核反響堆平安分析課程實(shí)臉是西安交通大學(xué)核電廠與火電廠系統(tǒng)國(guó)家級(jí)

2、虛擬仿真實(shí)臉教學(xué)中央重點(diǎn)課程實(shí)驗(yàn)之一,涵蓋壓水堆核電廠平安分析報(bào)告中重要的八大類實(shí)驗(yàn).壓水堆核電廠一回路流量不正常事故仿真實(shí)驗(yàn)是這八大類實(shí)險(xiǎn)之一,也是一個(gè)典型的實(shí)驗(yàn),重點(diǎn)解決在流量不正常工況下一回路產(chǎn)熱與蒸汽發(fā)生器釋熱水平不平衡造成的平安問題,教學(xué)安排4個(gè)學(xué)時(shí).實(shí)驗(yàn)?zāi)康陌ǎ? .支撐核反響堆平安分析課程學(xué)習(xí),熟悉壓水堆核電廠運(yùn)行過(guò)程；2 .掌握反響堆冷卻劑系統(tǒng)流量降低事故工況的運(yùn)行過(guò)程和險(xiǎn)收準(zhǔn)那么；3 .掌握一臺(tái)主泵惰轉(zhuǎn)、三臺(tái)主泵同時(shí)惰轉(zhuǎn)、一臺(tái)主泵卡軸的事故現(xiàn)象的區(qū)別；4,掌握主泵半時(shí)間、停堆延遲時(shí)間等參數(shù)對(duì)事故進(jìn)程影響規(guī)律,獲取平安分析的保守假設(shè)重要參數(shù).二、實(shí)驗(yàn)原理核電廠的設(shè)計(jì)和平安分析

3、是以試臉和計(jì)算機(jī)程序?yàn)橹蔚?在比例試驗(yàn)裝置上開展的試驗(yàn),能夠研究核電廠相關(guān)系統(tǒng)的物理行為,還能夠?qū)⑺@得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于計(jì)算機(jī)程序的評(píng)價(jià)；計(jì)算機(jī)程序那么用于模擬各種事故過(guò)程,分析部件或系統(tǒng)的響應(yīng),預(yù)測(cè)事故結(jié)果,臉證擬定的保護(hù)舉措,從而確認(rèn)滿足核平安法規(guī)的要求.中子動(dòng)力學(xué)熱工水力模型守恒方程U型管蒸汽發(fā)生器模型穩(wěn)壓器模型事故模擬限制系統(tǒng)與安全系統(tǒng)整定值事故分析DNBR驗(yàn)收準(zhǔn)貝IJ圖1實(shí)驗(yàn)原理圖本實(shí)險(xiǎn)基于西安交通大學(xué)自主研發(fā)的壓水堆核電廠事故仿真器NUSOLSIM.該軟件具有模型簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行操作簡(jiǎn)單、涵蓋事故類型多等特點(diǎn).其根本原理涵蓋能獲得反響堆功率變化的中子動(dòng)力學(xué)模型,能獲得核電廠系統(tǒng)典型參

4、數(shù)(如溫度、流量等)變化的熱工水力模型以及核電廠的典型限制系統(tǒng).實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示.(1)中子動(dòng)力學(xué)模型堆芯采用點(diǎn)堆中子動(dòng)力學(xué)模型,描述具有6組緩發(fā)中子的堆芯中子動(dòng)力學(xué)行為,用一維傳導(dǎo)模型求解棒狀燃料元件芯塊和包殼的溫度.點(diǎn)堆中子動(dòng)力學(xué)模型：等=強(qiáng)4(少沁(,)等=*n(,)-4C060=Z艮i=式中,N中子密度；G-第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核濃度；京-第i組緩發(fā)中子的有效份額；iA-第i組緩發(fā)中子先驅(qū)核的衰變常數(shù)；A-中子的平均代時(shí)間；P-反響性.2)熱工水力模型穩(wěn)壓器模型將穩(wěn)壓器中工質(zhì)分為3個(gè)區(qū)域,分別為波動(dòng)水區(qū),主水區(qū)和蒸汽區(qū),基于質(zhì)量和能量守恒方程建立模型.U型管蒸汽發(fā)生器模型為集總參數(shù)動(dòng)態(tài)

5、模型,將蒸汽發(fā)生器視為一個(gè)圓柱體,根據(jù)熱力系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)原理和根本的質(zhì)量、能量守恒方程,建立一種簡(jiǎn)化的兩相集總參數(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)UTSG快速實(shí)時(shí)仿真.對(duì)環(huán)路建立動(dòng)量守恒方程,關(guān)聯(lián)泵的壓頭模型,計(jì)算環(huán)路流量.環(huán)路動(dòng)量守恒方程：吼普嗎+g3)i圖%二°其中：Aar1""+才曲=四c+曲堆芯能量守恒方程：di7cdMchc-Vcp人4dhe助z7八l_££T2=M-V=Wh-Wh.+Od/d/CAtCdtcegC3"c穩(wěn)壓器質(zhì)量守恒與能量守恒方程：dvdpdvdhfH1叼拓石+拓=吃飽2-j%M-/+瓦-"J*2=-町-叫色+h

6、+Qhcalatat環(huán)路質(zhì)量與能量守恒方程：=-VLjECCS-WW-WurgeletdownsprayLR/些&二例也+力也-p包山Ml,出+生出憶力=例LJ77+h,i他CCS+匕ha停一%2-Wx1c岫加一%ray-%LR)-憶?C4Cu型管蒸汽發(fā)生器集總參數(shù)動(dòng)態(tài)模型：分別列出體積守恒,質(zhì)量守恒和能量守恒方程J7=L+JZ"=,+"+?"HIq+g*-g也=幺片p方+p"p""-yp)LGV(3)DNBR驗(yàn)收準(zhǔn)那么一回路流量不正常事故可以分為堆芯冷卻劑流量局部喪失(喪失一臺(tái)RCP泵)、反響堆冷卻劑強(qiáng)迫流量全部喪失和反響堆

7、冷卻劑泵轉(zhuǎn)子卡住(卡軸)或反響堆冷卻劑泵軸斷裂分別屬于DBC事故中的第二、三和四類事故,具有典型性.DNBR是重要的臉收準(zhǔn)那么.鑒于棒束CHF關(guān)系式為各大核電公司的商業(yè)機(jī)密,本科生實(shí)臉也不需要詳細(xì)的形式,本實(shí)驗(yàn)采用的棒束CHF關(guān)系式為通用的W3關(guān)系式.6如u=354x1()6(2.022-6.238X10,)+(0.1722-1.43x10-)xexp(18.177-5.987x10-7p)xjj0.2664+0.8357exp(-l24Q,)xO.l484一1.596乙+0.1729xJxJ)x.*G+1037(.57_o.869xe)x10.8258+0.341x10"(/k_力

8、,(w/m1)(4)限制系統(tǒng)與平安系統(tǒng)整定值反響堆的限制系統(tǒng)與平安系統(tǒng)的整定值根據(jù)具體的對(duì)象具體設(shè)計(jì).學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),可以進(jìn)行具體的設(shè)置.以表達(dá)不同限制系統(tǒng)、不同平安整定值對(duì)事故進(jìn)程的影響.基于以上模型,整理出本實(shí)驗(yàn)需要掌握的3個(gè)知識(shí)點(diǎn)：1)壓水堆核電廠的堆芯釋熱與系統(tǒng)釋熱水平的關(guān)系2)一回路流量下降導(dǎo)致的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)3)不同失效方式的區(qū)別三、根本操作步驟3.1.實(shí)驗(yàn)方法描述壓水堆核電廠一回路流量不正常事故仿真實(shí)驗(yàn)工程是以NUSOLSIM軟件為平臺(tái)開展“一回路流量不正常的虛擬實(shí)驗(yàn)仿真.通過(guò)壓水堆核電廠一回路流量不正常事故分析模擬實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生更形象深入地掌握核電廠運(yùn)行的狀態(tài),更形象生動(dòng)的體險(xiǎn)

9、壓水堆核電廠一回路流量不正常事故分析的全過(guò)程,提出有效的防范與處置方案,深入理解事故預(yù)防和緩解舉措,深入了解核反響堆事故分析.學(xué)生通過(guò)使用軟件,獲取并分析軟件后臺(tái)保存的運(yùn)行參數(shù)文件,掌握實(shí)險(xiǎn)工況中反響堆的運(yùn)行過(guò)程和驗(yàn)收準(zhǔn)那么,并通過(guò)修改主泵半時(shí)間、停堆延遲時(shí)間等運(yùn)行參數(shù)總結(jié)參數(shù)對(duì)事故進(jìn)程的影響規(guī)律,加深對(duì)反響堆運(yùn)行進(jìn)程的理解.同時(shí)獲取平安分析的保守假設(shè)重要參數(shù).32操作步驟說(shuō)明1點(diǎn)擊進(jìn)入“我的實(shí)驗(yàn)二點(diǎn)擊?增加實(shí)險(xiǎn)；2填寫完實(shí)驗(yàn)名稱之后,點(diǎn)擊“保存并開始實(shí)臉;即可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面；3開啟事故的方式有兩種,分別是在屏幕復(fù)選框checkbox選擇故障的泵及其失效方式和在最上方故障模擬選擇；4首先選擇一臺(tái)

10、泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間和停堆延遲時(shí)間為默認(rèn)值.開始事故；5點(diǎn)擊“畫圖二觀察三個(gè)環(huán)路的流量,進(jìn)出口溫度.系統(tǒng)壓力,核功率與熱功率,DNBR隨時(shí)間的變化.重點(diǎn)關(guān)注環(huán)路逆流過(guò)程中冷卻劑溫度、停堆過(guò)程中熱功率與核功率,DNBR的變化規(guī)律,記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)與截圖；6在反響堆停堆約60s后停止運(yùn)行；7翻開實(shí)險(xiǎn)日志,查看事故過(guò)程中的主要系統(tǒng)動(dòng)作,保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；8將主泵惰轉(zhuǎn)時(shí)間分別修改為10s和30s,停堆延遲修改為1s和3s,重新運(yùn)行.記錄相關(guān)數(shù)據(jù)與截圖；并與第5步操作進(jìn)行比照分析；9分別選擇三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn)、一臺(tái)泵卡軸事故,主泵半時(shí)間和停堆延遲時(shí)間為默認(rèn)值進(jìn)行分析,獲得一臺(tái)泵惰轉(zhuǎn)、三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn)、一臺(tái)泵卡軸三個(gè)事故對(duì)電廠

11、的影響規(guī)律.記錄相關(guān)數(shù)據(jù)與截圖；并與第5步操作進(jìn)行比照分析；10將主泵惰轉(zhuǎn)時(shí)間分別修改為10s和30s,停堆延遲修改為1s和3s,重新運(yùn)行三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn).二記錄相關(guān)數(shù)據(jù)與截圖；并與第9步操作進(jìn)行比照分析；11將停堆延遲修改為1s和3s,重新運(yùn)行三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn).記錄相關(guān)數(shù)據(jù)與截圖；并與第9步操作進(jìn)行比照分析；12完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄整理.總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,編寫實(shí)險(xiǎn)報(bào)告.四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果上一臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間默認(rèn),停堆延遲時(shí)間默認(rèn)停堆時(shí)間：8秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：8秒主給水泵脫扣：8秒流量變化：流量1迅速降低,20秒出現(xiàn)逆流；流量2、3梢有升高后趨向穩(wěn)定進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低；進(jìn)口溫度逐漸升高,最后進(jìn)出口溫度

12、都趨于穩(wěn)定進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先增加,13秒后降低核功率與熱功率：起初稍有降低,13秒左右.開始驟降,核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前12秒稍有降低,13秒開始快速升高逆流過(guò)程冷卻劑溫度：逆流前1回路冷段溫度持續(xù)下降,逆流后有所上升并趨于定值；逆流前1回路熱段溫度持續(xù)下降,逆流后逐漸停止下降并趨于定值；最后冷熱段溫度趨于一致2.一臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間10s,停堆延遲時(shí)間IsvsnMnauR14710U1®W22J571&ooo-ACOOZOOO2000ya63DN8R"JIA5S9rasa(F1U4V*«M4549S)MSYoO65MP0M4245

13、4&il乂S73NM停堆時(shí)間：7秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：7秒主給水泵脫扣：7秒流量變化：流量1迅速降低,16秒出現(xiàn)逆流；流量2、3稍有升高后趨向穩(wěn)定進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低；進(jìn)口溫度逐漸升高,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,10秒左右開始降低核功率與熱功率：起初稍有降低,9秒左右開始驟降,核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前10秒稍有降低,10秒開始快速升高逆流過(guò)程冷卻劑溫度：逆流前1回路冷段溫度先升高后降低,逆流后溫度上升并趨于定值；逆流前1回路熱段溫度先升高后降低,逆流后逐漸停止下降并趨于定值；最后冷熱段溫度趨于一致與默認(rèn)比照：停堆脫扣時(shí)間提前

14、1秒,系統(tǒng)壓力提前下降,功率提前下降,DNBR提前升高,出口溫度提前下降.3-臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間30s,停堆延遲時(shí)間3s停堆時(shí)間：13秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：13秒主給水泵脫扣：13秒流量變化：流量1迅速降低,29秒出現(xiàn)逆流,30秒出現(xiàn)大流量逆流,31秒階躍回正流量；流量2、3稍有升高,30驟降后出現(xiàn)逆流,31秒逐漸增長(zhǎng)后趨向穩(wěn)定進(jìn)出口溫度：進(jìn)出口溫度變化較為平穩(wěn),30-40每秒各自有波動(dòng),最后進(jìn)出口溫度都趨于同一值如下列圖進(jìn)出口溫度500050005000500332211系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,18秒左右開始降低并持續(xù)降低核功率與熱功率：起初稍有降低,16秒左右.開始驟降,核功率低于熱功率DNB

15、R隨時(shí)間的變化：總體逐漸遞增,29-31秒之間有一次大幅度起落逆流過(guò)程冷卻劑溫度：逆流過(guò)程中冷熱管段溫度均升高與默認(rèn)比照：停堆脫扣時(shí)間滯后5秒,系統(tǒng)壓力滯后下降,功率滯后下降,DNBR滯后升高,出口溫度滯后下降.4.三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間默認(rèn),停堆延遲時(shí)間默認(rèn)停堆時(shí)間：3秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：3秒主給水泵脫扣：3秒流量變化：流量1、2、3迅速降低,但未出現(xiàn)逆流進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高,7秒后降低；進(jìn)口溫度先升高,7秒后降低,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：迅速降低,21秒開始平穩(wěn)核功率與熱功率：起初稍有降低,5秒左右開始驟降,核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前8秒稍有降

16、低,8秒開始快速升高與一臺(tái)泵惰轉(zhuǎn)比照：停堆脫扣時(shí)間提前,系統(tǒng)壓力提前持續(xù)下降,功率提前下降,DNBR提前升高,出口溫度提前下降.DN8R4g)任力5-臺(tái)泵卡軸,主泵半時(shí)間默認(rèn),停堆延遲時(shí)間默認(rèn)冷：戈777489g：77.7485kgM停堆時(shí)間：3秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：3秒主給水泵脫扣：3秒流量變化：流量1迅速降低,5秒出現(xiàn)逆流；流量2、3稍有升高后趨向穩(wěn)定進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低：進(jìn)口溫度逐漸升高,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,7秒左右開始降低核功率與熱功率：起初稍有降低,5秒左右.開始驟降,核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前7秒稍有降低,7秒開始快

17、速升高逆流過(guò)程冷卻劑溫度：逆流前1回路冷段溫度先升高后降低,逆流后溫度上升并趨于定值；逆流前1回路熱段溫度升高,逆流后逐漸下降并趨于定值：最后冷熱段溫度趨于一致與一臺(tái)泵情轉(zhuǎn)比照：停堆脫扣時(shí)間提前,系統(tǒng)壓力提前持續(xù)下降,功率提前下降,DNBR提前升高,出口溫度提前下降.6.三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間10s,停堆延遲時(shí)間Is停堆時(shí)間：2秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：2秒主給水泵脫扣：2秒流量變化：流量1、2、3迅速降低,未出現(xiàn)逆流進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低：進(jìn)口溫度先升高后降低,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,6秒左右,開始降低核功率與熱功率：起初稍有降低,4秒左右開始驟降,

18、核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前5秒稍有降低,5秒開始快速升高與默認(rèn)比照：停堆脫扣時(shí)間提前,系統(tǒng)壓力提前下降,功率提前下降,DBR提前升高,出口溫度提前下降.7.三臺(tái)泵惰轉(zhuǎn),主泵半時(shí)間30s,停堆延遲時(shí)間3s醒DiId*皿戔：？9&6如"COUSIBWrtW：型92I45CQ.甌2»«190«:必找1.畸3?MK8!M區(qū)必WO停堆時(shí)間：4秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：4秒主給水泵脫扣：4秒流量變化：流量1、2、3迅速降低,未出現(xiàn)逆流進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低：進(jìn)口溫度先升高后降低,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,9秒左右開始降低核功率與熱功率：起初稍有降低,9秒左右.開始驟降,核功率低于熱功率DNBR隨時(shí)間的變化：前10秒稍有降低,10秒開始快速升高與默認(rèn)比照：停堆脫扣時(shí)間滯后,系統(tǒng)壓力滯后下降,功率滯后下降,DXBR滯后升高,出口溫度滯后下降.8-臺(tái)泵卡軸,主泵半時(shí)間10s,停堆延遲時(shí)間Is停堆時(shí)間：3秒汽輪機(jī)脫扣時(shí)間：3秒主給水泵脫扣：3秒流量變化：流量1迅速降低,5秒出現(xiàn)逆流；流量2、3稍有升高后趨向穩(wěn)定進(jìn)出口溫度：出口溫度先升高后降低；進(jìn)口溫度逐漸升高,最后進(jìn)出口溫度都趨于穩(wěn)定如下列圖進(jìn)出口溫度系統(tǒng)壓力：先逐漸增加,6秒左右,開始