钠冷快堆非能动余热排出特性研究

摘要

中国实验快堆(CEFR)是中国第一座钠冷快中子堆,非能动余热排出系统是其专设安全系统。本文通过使用建模工具JTopmeret与自编程序相耦合的方式,建立了钠冷快堆实时仿真系统,研究事故工况下钠冷快堆非能动余热排出特性。通过JTopmeret对一回路主冷却系统、二回路系统和非能动余热排出系统进行节点划分,模型搭建。同时为了实现钠冷快堆事故工况下,堆芯衰变热,泵惰转和空气自然循环的精确仿真计算,自开发了相应的三个计算模块,耦合入JTopmeret所建立的节点模型中,进而形成了完备的钠冷快堆事故仿真系统。并对整个仿真系统的稳态特性和动态特性比对验证,结果证明所建立的钠冷快堆实时事故仿真系统可以有效准确的用于对中国实验快堆的事故分析。　　为了研究事故工况下钠冷快堆非能动余热排出的特性,本文以全厂断电事故为初始事故设定,按照事故序列对事故后果以及一回路、二回路和非能动环路自然循环的形成和发展进行了详细的分析和研究。研究结果表明:(1)全厂断电事故发生后,一、二回路主泵开始惰转,流量急剧下降。但是非能动余热排出系统随着空气热交换器出口风门的开启,自然循环流量急剧上升。快堆系统中,稳定自然循环的建立需要1000秒左右。(2)基于非能动余热排出系统的安全投入,持续而有效的排出堆芯衰变热,堆芯和热钠池的温度和压力不会超过限制。(3)非能动余热排出系统不同的投入情况对堆芯温度发展有非常大的影响,影响事故的走向,其安全作用极大。　　在事故工况下,本文所开发的中国实验快堆实时事故仿真系统,综合考虑一回路、二回路和非能动余热排出系统三个系统自然循环的发展情况,考虑范围全面,对中国实验快堆严重事故的分析研究有重要意义,同时可以将其用于快堆操作员的培训。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要工作

第2章 建模对象介绍

2.1 概述

2.2 非能动余热排出系统

2.3 一回路主冷却系统

2.4 二回路系统模型搭建

第3章 数学模型开发

3.1 概述

3.2 系统建模工具JTopmeret介绍

3.3 空气自然循环计算模块数学模型

3.4 堆芯功率计算模块数学模型

3.5 泵惰转计算模块数学模型

3.6 本章小结

第4章 仿真系统搭建

4.1 非能动余热排出系统模型搭建

4.2 一回路主冷却系统模型搭建

4.3 二回路系统模型搭建

4.4 三个系统联调

4.5 本章小结

第5章 钠冷快堆非能动余热排出特性分析

5.1 概述

5.2 系统稳态运行特性验证

5.3 动态特性验证

5.4 仿真结果分析

5.5 非能动环路投入情况分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢