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基于APROS的压水堆核电机组变负荷动态特性研究

王岳 元天润 庄亚平 张晋 周媛媛 韩小渠

王岳, 元天润, 庄亚平, 张晋, 周媛媛, 韩小渠. 基于APROS的压水堆核电机组变负荷动态特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 210-217. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0210
引用本文: 王岳, 元天润, 庄亚平, 张晋, 周媛媛, 韩小渠. 基于APROS的压水堆核电机组变负荷动态特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 210-217. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0210
Wang Yue, Yuan Tianrun, Zhuang Yaping, Zhang Jin, Zhou Yuanyuan, Han Xiaoqu. Research on Dynamic Characteristics of PWR Nuclear Power Unit under Variable Power Loads Based on APROS[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 210-217. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0210
Citation: Wang Yue, Yuan Tianrun, Zhuang Yaping, Zhang Jin, Zhou Yuanyuan, Han Xiaoqu. Research on Dynamic Characteristics of PWR Nuclear Power Unit under Variable Power Loads Based on APROS[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 210-217. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0210

基于APROS的压水堆核电机组变负荷动态特性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0210
基金项目: 国家自然科学基金项目(51806159)
详细信息
    作者简介:

    王 岳(1983—),男,硕士研究生,现主要从事核能综合利用仿真研究,E-mail: wangyue@snerdi.com.cn

  • 中图分类号: TL413.1

Research on Dynamic Characteristics of PWR Nuclear Power Unit under Variable Power Loads Based on APROS

  • 摘要: 利用仿真软件APROS,基于模块化建模方法,搭建了包含一、二回路主要设备的百万千瓦级压水堆核电机组动态仿真模型,并进行了稳态工况与动态过程的仿真验证。在此基础上,研究了不同速率的线性降负荷与不同幅度的阶跃降负荷下核电机组主要参数的动态变化。结果表明:阶跃降负荷幅度小于等于2%满功率(FP)时,一回路平均温度波动小,不能引起控制棒的动作;当阶跃降负荷幅度大于2%FP且小于等于5%FP时,回路平均温度波动引起控制棒动作但很快回到温度死区,最终稳定的回路平均温度反而高于初始温度;负荷线性变化过程中稳压器压力波动最大可达到0.3 MPa;由于冷却剂比容与温度呈正相关,稳压器相对水位变化与回路平均温度变化趋势基本一致。本研究旨在为压水堆核电厂灵活运行提供理论参考。

     

  • 图  1  核电机组系统流程简图

    1—工质流动方向,表示水从汽水分离再热器出来后,进入高压加热器;1#、2#—高压加热器;3#、4#、5#、6#—低压加热器

    Figure  1.  Flow Chart of Nuclear Power Unit System

    图  2  堆芯与压力容器系统模型图

    Figure  2.  Model Diagram of Reactor Core and Pressure Vessel System

    图  3  一回路其他设备系统模型图

    Figure  3.  Model Diagram of Other Primary Circuit Equipment

    图  4  二回路系统模型图

    Figure  4.  Model Diagram of Secondary Circuit System

    图  5  线性降负荷下机组主要参数变化

    Figure  5.  Change of Main Parameters of the Unit under Linear Load Reduction

    图  6  阶跃降负荷下机组主要参数变化

    Figure  6.  Change of Main Parameters of the Unit under Step Load Reduction

    图  7  不同线性降负荷速率下的电功率变化

    Figure  7.  Electric Power Change of Circuit under Different Linear Load Reduction Rates

    图  8  不同线性降负荷速率下的回路平均温度变化

    Figure  8.  Average Temperature Change of Circuit under Different Linear Load Reduction Rates

    图  9  不同线性降负荷速率下的稳压器相对水位变化

    Figure  9.  Pressurizer Water Level Change under Different Linear Load Reduction Rates

    图  10  不同线性降负荷速率下的稳压器压力变化

    Figure  10.  Pressure Change of Pressurizer under Different Linear Load Reduction Rates

    图  11  不同阶跃降负荷幅度下的电功率变化

    Figure  11.  Electrical Power Change under Different Step Load Shedding Amplitudes

    图  12  不同阶跃降负荷幅度下的回路平均温度变化

    Figure  12.  Average Temperature Change of Circuit under Different Step Load Shedding Amplitudes

    图  13  不同阶跃降负荷幅度下的稳压器相对水位变化

    Figure  13.  Pressurizer Water Level Change under Different Step Load Shedding Amplitudes

    图  14  不同阶跃降负荷幅度下的稳压器压力变化

    Figure  14.  Pressurizer Pressure Change under Different Step Load Shedding Amplitudes

    表  1  某核电机组设计工况的主要热力参数

    Table  1.   Main Thermal Parameters of Design Conditions of Nuclear Power Unit

    热力参数参数值
    堆功率/MW3400
    汽轮机功率/MW1251
    主泵热功率/MW15
    回路平均温度/℃300.9
    主蒸汽压力/MPa5.53
    额定蒸发量/(kg·s−1)1888.6
    反应堆冷却剂系统(RCS)热工最佳估算流量/(kg·s−1)15170
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    表  2  稳态参数理论值与模拟值比较

    Table  2.   Comparison Between Theoretical and Simulated Values of Steady-State Parameters

    参数100%FP工况90%FP工况
    设计值模拟值误差/%设计值模拟值误差/%
    堆功率/MW340034220.6531133134.260.68
    热管段平均温度/℃321.1321.240.04318.06319.30.39
    主蒸汽压力/MPa5.535.621.635.595.895.37
    主蒸汽温焓/(kJ·kg−1)2783.72787.90.152783.62785.20.06
    再热蒸汽压力/MPa0.9320.9370.540.8390.8582.26
    再热蒸汽焓/(kJ·kg−1)296129640.102969.429710.05
    凝汽器工作压力/kPa4.404.420.454.404.410.23
    主给水焓/(kJ·kg−1)975.7976.340.07949.5953.60.43
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-20
  • 修回日期:  2023-08-10
  • 刊出日期:  2024-02-15

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