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基于PCTRAN的压水堆核电站模拟仿真系统及其改进

作　者: 胡斌
导　师: 袁景淇
学　校: 上海交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 压水堆核电站模拟仿真 PCTRAN LabVIEW
分类号: TM623
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 517次
引　用: 1次
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内容摘要

随着核电在世界范围内的发展,核电站全范围模拟仿真系统已经成为核电研究的重要内容,也是每一个核电站必备的建设项目。本文以美国MST公司的核电站仿真软件PCTRAN为例,对基于PC平台的核电站全范围模拟仿真软件进行了分析评估和改进,主要工作包括以下内容:首先简单介绍了核电站的工艺流程和核岛部分的主要模块工作原理及其功能分析,并结合核电站实际运行情况,提出了反应堆堆芯、控制棒组、反应堆冷却剂泵、蒸汽发生器、稳压器等模块的仿真要求,为核电站模拟仿真系统分析和改进奠定了理论基础。其次分析了PCTRAN的功能和优缺点,重点阐述了PCTRAN的模型整体设计框架和各个模块的建模原理。PCTRAN采用点堆模型进行堆芯中子动力学模拟,采用可移动边界两相流模型来模拟冷却剂系统(RCS)的热工水力。这些简化的模型在遵循基本物理规律的同时,大大提升了程序运行的速度,使程序能够在PC平台上进行实时和超实时模拟仿真。针对我国压水堆(PWR)核电站为主的现状,采用PCTRAN的PWR/UTSG对正常满功率运行时的功率升降波动、汽轮机甩负荷、大破口失水(LOCA)事故和冷却剂泵转子卡死事故进行了模拟仿真,分析了各种工况下核电站关键参数的瞬态变化特性,并与相关文献的结果进行了对比验证。结果表明,PCTRAN能够正确模拟核电站正常运行以及事故工况的大部分瞬态,但是在燃料和包壳热传递模块上存在一定的问题,无法正确反映包壳和燃料温度在某些事故下的瞬态变化。由于PCTRAN程序设计上的不足,使得PCTRAN在功能上具有无法实现参数实时调节、控制算法和对象彼此耦合、扩展性差等缺点。针对这些缺点,本文采用LabVIEW对PCTRAN的蒸发器模块进行了改进,成功实现了运行过程中参数实时调整的功能,并将控制算法和对象进行剥离,为PCTRAN的功能的进一步完善和改进提供了有益的尝试。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 选题的背景及意义  10-20
  1.2 本文研究的目的和任务  20
  1.3 本文的主要内容  20-21
  1.4 本章小结  21-22
第二章核电站核岛系统及仿真要求  22-34
  2.1 反应堆堆芯系统  23-26
  2.2 反应堆冷却剂系统  26-30
  2.3 一回路辅助系统  30-32
  2.4 专设安全系统  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章核电站仿真软件PCTRAN  34-48
  3.1 PCTRAN 简介  34-36
  3.2 PCTRAN 总体结构框架  36-38
  3.3 PCTRAN 建模原理  38-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 PCTRAN 仿真结果与讨论  48-64
  4.1 仿真基本参数选择  48-49
  4.2 正常功率运行仿真  49-51
  4.3 汽轮机甩负荷事故仿真  51-55
  4.4 大破口失水事故仿真  55-60
  4.5 冷却剂泵转子卡死事故仿真  60-63
  4.6 本章小结  63-64
第五章基于LABVIEW 的蒸发器模块改进  64-89
  5.1 蒸发器模块改进的意义  64-68
  5.2 LABVIEW 程序设计特点  68-69
  5.3 蒸发器模块改进  69-82
  5.4 LABVIEW 蒸发器模块仿真结果  82-88
  5.5 本章小结  88-89
第六章总结与展望  89-91
  6.1 本文工作总结  89-90
  6.2 展望  90-91
参考文献  91-95
附录一符号与标记  95-99
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  99-100
致谢  100-102

基于PCTRAN的压水堆核电站模拟仿真系统及其改进

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