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核电站一回路主系统三维仿真模型的研究与应用

伍鹏  
【摘要】:核能作为一种绿色环保、清洁高效的能源,对优化我国能源结构和促进能源可持续发展具有十分重要的战略意义。核电经过几十年的发展,已经可在在工业上大规模推广。在我国目前核电装机比例较低的情况下,核电建设受了国家的鼎力扶持,迎来了一个新的高速发展时期,在建和拟建机组的数量不断增加。然而核电发展所面临的最为重要的问题便是安全问题,操作人员的技术水平和熟练程度是保证核电站安全的极其重要的因素。同时,核电站自建成后随着运行时间的加长,多数关键设备的老化降质也严重影响核电站的安全性和可靠性。在核电站的老化机理中,疲劳是造成核电站关键设备失效最主要的因素之一,因此核电站关键设备疲劳监测系统的开发与应用对保证核电站的安全运行和我国核电发展意义重大。本文通过Auto CAD和Inventor软件,建立基于“华龙一号”核反应堆一回路主系统的三维实体模型,可以直观地反映出一回路主系统的结构和运行状态。除此之外,本文还运用Simulation CFD软件对一回路主系统进行详细的传热、流动计算分析,并模拟一回路主系统的主要设备在额定工况运行时的速度场、压力场和温度场,仿真结果与国际上权威的RELAP5程序的计算结果对比表明,模型设计比较正确,运行参数变化趋势合理,验证三维模型的准确性和正确性;采用新型流体计算软件Simulation CFD计算一回路的重要运行参数,其计算结果对比于设定值,仿真误差在合理的范围内,表明通过基于Simulation CFD仿真平台能较准确的模拟出一回路冷却剂在额定工况下的流动与传热情况,符合本文的建模需要。核电厂疲劳关键设备的疲劳监测与评价是近年来国内外研究的热点问题。本文最后运用Simulation CFD仿真平台重点模拟了几种常见的疲劳产生机理过程,其仿真结果对认定疲劳风险区域具有一定的指导意义,为以后的核电站管道热疲劳监测的开发提供了一种可能的解决方案。


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