Sensitivity Analysis for Dynamic Response of Reactor Coolant System Based on OPTIMUS
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摘要: 为了获取对反应堆冷却剂系统（RCS）动力响应影响较大的设计参数，缩短设计周期，提升设计效率，以RCS中蒸汽发生器（SG）支承刚度、支承间隙为输入变量，利用OPTIMUS集成平台开展了地震条件下系统动力响应对输入变量的敏感性分析。分析表明：主泵进口接管嘴弯矩对SG下部水平支承的间隙的敏感性较高。相关敏感性分析方法与分析流程可推广至核动力装置其他系统与设备，为RCS的可靠性分析参数选取及优化设计改进提供定量分析手段与数据支持。
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关键词:
- 反应堆冷却剂系统（RCS） /
- 地震响应 /
- 敏感性分析
Abstract: In order to obtain the design parameters that have a greater impact on the dynamic response of the reactor coolant system, shorten the design cycle, and improve the design efficiency, this paper uses the support stiffness and support clearance of the steam generator (SG) in the reactor coolant system (RCS) as input variables, and uses OPTIMUS integration platform to carry out the sensitivity analysis of the system dynamic response to the input variables under seismic conditions. The analysis shows that the bending moment of the inlet nozzle of the main pump is more sensitive to the clearance of the lower horizontal support of SG. The relevant sensitivity analysis method and analysis process can be extended to other systems and equipment of nuclear power plant, providing quantitative analysis means and data support for reliability analysis parameter selection and optimization design improvement of reactor coolant system.-
Key words:
- Reactor coolant system /
- Seismic response /
- Sensitivity analysis
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表 1 Sobol全局敏感性指标
Table 1. Sobol Global Sensitivity Index
输出 输入 G I H J E F A B C D A1 0.12 0.24 0.12 0.46 0.11 0.09 0.13 0.11 0.27 0.43 B1 0.07 0.13 0.02 0.12 0.35 0.06 0.17 0.04 0.14 0.07 C1 0.04 0.08 0.04 0.49 0.37 0.15 0.04 0.05 0.05 0.07 D1 0.11 0.09 0.09 0.41 0.06 0.06 0.20 0.15 0.10 0.38 E1 0.06 0.09 0.06 0.44 0.06 0.04 0.06 0.06 0.25 0.22 F1 0.06 0.10 0.06 0.40 0.06 0.04 0.06 0.06 0.25 0.22 G1 0.07 0.10 0.06 0.40 0.06 0.05 0.06 0.06 0.26 0.22 H1 0.08 0.09 0.04 0.31 0.06 0.05 0.13 0.12 0.53 0.23 I1 0.13 0.37 0.15 0.51 0.11 0.11 0.37 0.19 0.18 0.24 J1 0.02 0.02 0.01 0.79 0.02 0.01 0.04 0.07 0.01 0.01 K1 0.13 0.20 0.13 0.40 0.14 0.09 0.16 0.11 0.30 0.46 L1 0.21 0.09 0.17 0.27 0.11 0.11 0.08 0.09 0.22 0.50 
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表 2 刚度参数及名义值
Table 2. Stiffness Parameters and Nominal Values
输入参数 参数符号定义 名义值/(107 N·m−1) 标识 蒸汽发生器上部横向阻尼器的拉刚度 Kdab1_tense 128 A 蒸汽发生器上部横向阻尼器的压刚度 Kdab1_press 164 B 蒸汽发生器上部横向拉杆的拉刚度 KSL1_tense 238.1 C 蒸汽发生器上部横向拉杆的压刚度 KSL1_press 354.4 D 蒸汽发生器下部垂向拉刚度 K_DOWN_TENS 144 E 蒸汽发生器下部垂向压刚度 K_DOWN_PRES 262 F B1刚度 B1_elastic 1120 G B2刚度 B2_elastic 1640 H
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表 3 间隙参数及名义值
Table 3. Clearance Parameters and Nominal Values
输入参数 参数符号定义 名义值/mm 标识 B1间隙 B1_Gap 4.7 I B2间隙 B2_Gap 4.7 J
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表 4 输出参数含义
Table 4. Meanings of Output Parameters
位置 输出参数 参数符号定义 标识 压力容器进口接管嘴 力 Max_FORCE_inlet_RPV A1 弯矩 Max_MOMENT_inlet_RPV B1 压力容器出口接管嘴 力 Max_FORCE_outlet_RPV C1 弯矩 Max_MOMENT_outlet_RPV D1 蒸汽发生器进口接管嘴 力 Max_FORCE_inlet_SG E1 弯矩 Max_MOMENT_inlet_SG F1 蒸汽发生器出口接管嘴 力 Max_FORCE_outlet_SG G1 弯矩 Max_MOMENT_outlet_SG H1 主泵进口接管嘴 力 Max_FORCE_inlet_PUMP I1 弯矩 Max_MOMENT_inlet_PUMP J1 主泵出口接管嘴 力 Max_FORCE_outlet_PUMP K1 弯矩 Max_MOMENT_outlet_PUMP L1
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表 5 输出参数与输入参数之间的相关性系数
Table 5. Correlation Coefficients between Input Parameters and Output Parameters
输出 输入 G I H J E F A B C D A1 −0.06 0.24 0 0.48 0.05 −0.14 −0.04 0.00 −0.26 −0.42 B1 0 0.09 −0.03 0.07 0.35 0.21 0.21 −0.04 −0.04 0.12 C1 −0.12 0.20 0.06 0.51 −0.47 −0.21 −0.03 0.14 −0.07 −0.02 D1 0.23 0.15 0.12 −0.38 −0.06 0.13 0.35 0.22 0.07 0.40 E1 0.11 0.03 0.19 0.52 −0.04 −0.10 −0.02 0.069 −0.35 −0.23 F1 0.12 0 0.21 0.49 −0.03 −0.10 −0.01 0.07 −0.35 −0.23 G1 0.13 0 0.20 0.48 −0.06 −0.11 0 0.06 −0.34 −0.24 H1 0.05 −0.07 −0.06 0.05 0.00 −0.19 −0.17 −0.15 −0.32 −0.09 I1 0.18 −0.09 0.17 0.07 −0.08 0 0.26 0.14 0.10 0.17 J1 −0.14 0.07 −0.16 0.49 −0.07 0.18 −0.17 −0.24 −0.20 −0.06 K1 −0.03 0.17 −0.03 0.43 −0.01 −0.20 −0.12 −0.07 −0.27 −0.31 L1 −0.18 0.13 −0.13 0.23 −0.13 −0.28 −0.09 −0.08 −0.17 −0.40
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表 6 输出参数之间的相关性系数
Table 6. Correlation Coefficients between Output Parameters
输出 输出 A1 B1 C1 D1 E1 F1 G1 H1 I1 J1 K1 L1 A1 1.0 0 0.2 −0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.1 0.2 0.9 0.6 B1 −0.0 1.0 −0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 −0.1 −0.1 −0.1 −0.2 0.2 C1 0.2 −0.2 1.0 −0.2 0.3 0.3 0.3 −0.1 0.1 0.3 0.2 0.2 D1 −0.6 0.1 −0.2 1.0 −0.4 −0.4 −0.4 −0.3 0.3 −0.4 −0.6 −0.5 E1 0.6 0.1 0.3 −0.4 1.0 1.0 1.0 0.3 0.1 0.1 0.6 0.4 F1 0.6 0.1 0.3 −0.4 1.0 1.0 1.0 0.3 0.1 0.1 0.6 0.4 G1 0.6 0.1 0.3 −0.4 1.0 1.0 1.0 0.3 0.1 0.1 0.5 0.4 H1 0.4 −0.1 −0.1 −0.3 0.3 0.3 0.3 1.0 0.1 0.0 0.5 0.3 I1 0.1 −0.1 0.1 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1 1.0 −0.3 0.1 0.0 J1 0.2 −0.1 0.3 −0.4 0.1 0.1 0.1 0.0 −0.3 1.0 0.2 0.1 K1 0.9 −0.2 0.2 −0.6 0.6 0.6 0.5 0.5 0.1 0.2 1.0 0.6 L1 0.6 0.2 0.2 −0.5 0.4 0.4 0.4 0.3 0.0 0.1 0.6 1.0
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