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气冷微堆动态特性分析与稳态运行方案设计

邱磊磊 范遂 魏新宇 廖圣勇 孙培伟

邱磊磊, 范遂, 魏新宇, 廖圣勇, 孙培伟. 气冷微堆动态特性分析与稳态运行方案设计[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 139-144. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0139
引用本文: 邱磊磊, 范遂, 魏新宇, 廖圣勇, 孙培伟. 气冷微堆动态特性分析与稳态运行方案设计[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 139-144. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0139
Qiu Leilei, Fan Sui, Wei Xinyu, Liao Shengyong, Sun Peiwei. Dynamic Characteristics Analysis and Steady-State Operation Scheme Design of Gas-Cooled Microreactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 139-144. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0139
Citation: Qiu Leilei, Fan Sui, Wei Xinyu, Liao Shengyong, Sun Peiwei. Dynamic Characteristics Analysis and Steady-State Operation Scheme Design of Gas-Cooled Microreactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 139-144. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0139

气冷微堆动态特性分析与稳态运行方案设计

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0139
基金项目: 中国核工业集团有限公司领创科研项目(2020120020)
详细信息
    作者简介:

    邱磊磊(1996—),男,博士研究生,从事核反应堆控制与仿真研究,E-mail: leileiqiu@stu.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    魏新宇,E-mail: xyuwei@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL365

Dynamic Characteristics Analysis and Steady-State Operation Scheme Design of Gas-Cooled Microreactor

  • 摘要: 气冷微堆是一个高度集成的系统,所涉及的设备是高度耦合和相互约束的。文章通过理论推导,建立了5 MW气冷微堆的动态仿真模型,并分析了系统的动态特性,在此基础上提出了气冷微堆稳态运行方案设计方法。模型稳态计算结果与设计值的相对误差小于1%,瞬态计算结果与实验结果趋势一致,流量最大误差小于0.53 kg/s,压力最大误差小于0.027 MPa。稳态运行方案为:在50%FP~100%FP(FP为满负荷)负荷水平,随负荷的减小,反应堆出口氦气温度和转子转速保持不变;在0%FP~50%FP负荷水平,随负荷的减小,反应堆出口氦气温度和转速线性减小;在0%FP ~100%FP负荷水平,预冷器和间冷器出口氦气温度不变。所提出的稳态运行方案保证了气冷微堆在大范围变工况时安全、稳定和高效地运行。

     

  • 图  1  气冷微堆系统示意图

    Figure  1.  Diagram of Gas-Cooled Microreactor System

    图  2  气冷微堆模型验证结果

    Figure  2.  Verification Results of Gas-cooled Microreactor Model     

    图  3  外部负荷阶跃减小扰动下气冷微堆动态响应

    Figure  3.  Dynamic Responses of Gas-Cooled Microreactor under the Disturbance of Step External Load Reduction

    图  4  压气机特性曲线

    Figure  4.  Compressor Characteristic Curve

    图  5  气冷微堆稳态运行方案计算程序

    Wcor—低压压气机入口折合流量计算值;Wcor_set—低压压气机入口折合流量设计值

    Figure  5.  Calculation Code of Gas-Cooled Microreactor Steady-State Operation Scheme

    图  6  气冷微堆系统稳态运行方案

    Figure  6.  Steady-state Operation Scheme of Gas-Cooled Microreactor System

    表  1  气冷微堆模型稳态计算结果与设计值对比

    Table  1.   Comparison between Steady-state Calculation Results of Gas-Cooled Micro-Reactor Model and Design Values

    参数 设计值 计算值 相对误差/%
    核反应堆功率/MW 5 5 0
    反应堆出口氦气温度/℃ 750 750.1 0.1
    反应堆出口氦气流量/(kg·s−1) 3.66 3.69 0.8
    高压压气机出口氦气压力/MPa 1.73 1.72 0.6
    转子转速/(r·min−1) 21600 21600 0
    电功率/MW 1.81 1.81 0
    预/间冷器出口氦气温度/℃ 35 35 0
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-27
  • 修回日期:  2023-11-10
  • 刊出日期:  2024-02-15

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