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小型压水堆核电厂蒸汽排放控制系统仿真研究

王琳娜 陈楚琦 曾文杰 陈乐康 李若鲲

王琳娜, 陈楚琦, 曾文杰, 陈乐康, 李若鲲. 小型压水堆核电厂蒸汽排放控制系统仿真研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 178-182. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0178
引用本文: 王琳娜, 陈楚琦, 曾文杰, 陈乐康, 李若鲲. 小型压水堆核电厂蒸汽排放控制系统仿真研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 178-182. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0178
Wang Linna, Chen Chuqi, Zeng Wenjie, Chen Lekang, Li Ruokun. Simulation Study on Steam Dump Control System of Small Pressurized Water Reactor Nuclear Power Plant[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 178-182. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0178
Citation: Wang Linna, Chen Chuqi, Zeng Wenjie, Chen Lekang, Li Ruokun. Simulation Study on Steam Dump Control System of Small Pressurized Water Reactor Nuclear Power Plant[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 178-182. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0178

小型压水堆核电厂蒸汽排放控制系统仿真研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0178
基金项目: 国家自然科学基金青年项目(12005096);湖南省自然科学基金面上项目(2022JJ30479);2023 年度湖南省大学生创新创业训练计划项目(S202310555168);2023 年度南华大学大学生创新创业训练计划项目(D202305171426512787)
详细信息
    作者简介:

    王琳娜(2002—),女,本科在读,现从事核反应堆运行与控制方向研究,E-mail: 20200910832@stu.usc.edu.cn

    通讯作者:

    曾文杰,E-mail: zengwenjie0218@163.com

  • 中图分类号: TL48

Simulation Study on Steam Dump Control System of Small Pressurized Water Reactor Nuclear Power Plant

  • 摘要: 小型压水堆核电厂通常采用结构紧凑的直流蒸汽发生器,在甩负荷工况下,其蒸汽压力急剧升高。为防止蒸汽压力过高对设备造成损坏,本文在建立小型压水堆一、二回路设备模型以及控制系统的基础上,分别基于压力模式、温度-压力和功率-压力模式设计蒸汽排放控制系统,并在甩负荷工况下开展小型压水堆系统的仿真研究。结果表明,在甩负荷工况下,与压力模式相比,温度-压力和功率-压力模式能够有效减小蒸汽压力的超调量。

     

  • 图  1  压力模式

    Ps—蒸汽压力实际值;Ps,ref—蒸汽压力设定值;Ts,out—二次侧出口温度;O—排放阀开度;ρs,out—出口蒸汽密度;W—排放流量

    Figure  1.  Pressure Mode

    图  2  温度-压力模式

    Figure  2.  Temperature-Pressure Mode

    图  3  功率-压力模式

    PTur—汽轮机相对功率;PLoad—目标负荷;PCore—堆芯相对功率

    Figure  3.  Power-Pressure Mode

    图  4  100%~50%FP甩负荷工况下小型压水堆的动态响应

    Figure  4.  Dynamic Responses of SPWR under Load Rejection Condition of 100%FP~50%FP

    表  1  额定工况下小型压水堆系统的主要参数

    Table  1.   Main Parameters of the System for SPWR under Rated Operating Condition

    参数 数值
    堆芯 功率/ MW 200
    冷却剂平均温度/℃ 310.30
    冷却剂进口温度/℃ 299.75
    冷却剂体积流量/ (m3·h−1) 15104.75
    直流蒸汽发生器 一次侧运行压力/ MPa 15.5
    一次侧冷却剂质量流量/( kg·s−1) 807.7
    一次侧进口温度/℃ 320.85
    一次侧出口温度/℃ 299.75
    二次侧出口蒸汽压力/ MPa 4.67
    蒸汽流量/( kg·s−1) 40.65
    金属管壁密度/ (kg·m−3) 8470
    金属管壁壁面导热系数/ [kW·(m2·℃) −1] 19.70
    总换热面积/ m2 310.83
    稳压器 压力/ MPa 15.5
    水位/ m 2.9
    汽轮机 进口焓值/( kJ·kg−1) 2937.23
    转速/ (r·min−1) 3000
    下载: 导出CSV

    表  2  3种蒸汽排放模式下小型压水堆主要参数超调量  %

    Table  2.   Overshoot of Main Parameters for SPWR under Three Steam Dump Modes

    蒸汽排放模式 蒸汽压力
    超调量
    冷却剂平均
    温度超调量
    汽轮机转
    速超调量
    无旁排 18.8 2.35 4
    压力 9.4 2.03 3.88
    温度-压力 9.4 1.77 3.87
    功率-压力 8.35 1.93 3.83
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-06
  • 修回日期:  2023-07-21
  • 刊出日期:  2024-04-12

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