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基于MBSE的核反应堆总体设计方法研究

王帅 张晓华 李海颖 余平

王帅, 张晓华, 李海颖, 余平. 基于MBSE的核反应堆总体设计方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0020
引用本文: 王帅, 张晓华, 李海颖, 余平. 基于MBSE的核反应堆总体设计方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(S2): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0020
Wang Shuai, Zhang Xiaohua, Li Haiying, Yu Ping. Research on the Overall Design Method of Nuclear Reactor Based on MBSE[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0020
Citation: Wang Shuai, Zhang Xiaohua, Li Haiying, Yu Ping. Research on the Overall Design Method of Nuclear Reactor Based on MBSE[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(S2): 20-27. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0020

基于MBSE的核反应堆总体设计方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.S2.0020
详细信息
    作者简介:

    王 帅(1986—),男,高级工程师,本科,现主要从事核电系统与布置设计研究,E-mail: 181978717@qq.com

  • 中图分类号: TL371

Research on the Overall Design Method of Nuclear Reactor Based on MBSE

  • 摘要: 核反应堆工程技术复杂、可靠性要求高,是典型的多学科和跨专业复杂系统工程。基于模型的系统工程(MBSE)设计方法是目前公认最有可能满足数字化背景下复杂系统工程的设计方法之一。以压水堆机型为研究对象,聚焦反应堆及冷却剂系统研发设计内在需求,探讨MBSE设计方法在压水堆机型研发的应用途径和作用。通过对MBSE设计方法进行研讨,对比发掘其优势所在;开展反应堆及冷却剂系统的MBSE建模工作,采用正向设计理念开展系统功能行为分析,完成了系统功能分解及总体架构设计,指导反应堆及冷却剂系统功能架构的权衡设计和方案优选。

     

  • 图  1  系统工程技术流程

    Figure  1.  System Engineering Technical Process

    图  2  SysML语言工具

    UML—统一建模语言

    Figure  2.  SysML Tools

    图  3  反应堆功率运行行为分析图

    SG—蒸汽发生器

    Figure  3.  Behavior Analysis of Reactor Operating Condition

    图  4  反应堆升温瞬态行为分析图

    Figure  4.  Behavior Analysis of Reactor Heating Up Transient

    图  5  甩负荷瞬态行为分析图

    TSC—汽轮机旁路系统

    Figure  5.  Behavior Analysis of Load Shedding Transient

    图  6  正常运行工况用例图

    Figure  6.  Use Case Diagram of Normal Operating Condition

    图  7  SGTR事故工况典型用例分析图

    Figure  7.  Typical Use Case Analysis Diagram of SGTR Accident Condition

    图  8  异常瞬态工况典型用例图

    Figure  8.  Typical Use Case Diagram of Abnormal Transient Condition

    图  9  典型事故工况用例图

    Figure  9.  Typical Use Case Diagram of Accident Condition

    图  10  反应堆及冷却剂系统逻辑架构局部示意图

    Figure  10.  Logical Architecture Diagram of Reactor and Coolant System

    图  11  反应堆及冷却剂系统接口关系图

    Figure  11.  Interface Diagram of Reactor and Coolant System

    表  1  利益相关方需求

    Table  1.   Stakeholder Requirements

    需求代码 需求名称
    UR-1 功能需求
    UR-1.1 产汽
    UR-1.2 放射性包容
    UR-1.3 余热导出
    UR-1.4 运行模式
    UR-1.5 无源启动
    UR-1.6 能动+非能动
    UR-1.7 在线监测和保护
    …… ……
    UR-2 性能需求
    UR-2.1 额定热功率
    UR-2.2 装机容量
    UR-2.3 设计寿命
    UR-2.4 抗震要求
    UR-2.5 燃料装载量
    UR-2.6 换料周期
    UR-2.7 平均燃耗
    UR-2.8 堆芯热工设计裕度
    …… ……
    下载: 导出CSV
  • [1] 苏东川,孙凯,钟拥军. 系统工程引论[M]. 第四版. 北京: 清华大学出版社,2019: 27.
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-13
  • 修回日期:  2024-10-11
  • 刊出日期:  2025-01-06

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