[發明專利]一種基于模擬核反應堆中子反應性反饋過程的熱工水力實驗裝置的模擬核反應堆中子反應性反饋過程的控制方法

有效

• 申請號: 201610209510.9
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105869685B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 高璞珍;陳涵瀛;王建軍;陳先兵;王忠乙;田瑞峰;譚思超
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于模擬核反應堆中子反應性反饋過程的熱工水力實驗裝置的模擬核反應堆中子反應性反饋過程的控制方法，所述模擬核反應堆中子反應性反饋過程的熱工水力實驗裝置包括電加熱實驗段(1)、管殼式冷卻器(2)、冷卻水塔(3)、循環泵(8)、電磁流量計(9)和循環冷卻水系統，其特征是：電加熱實驗段(1)布置于實驗回路上升管段下部，電加熱實驗段加熱壁面入口處、出口處均布置有熱電偶(14)，電加熱實驗段出、入口通過引壓管與壓差計(15)相連接，循環工質在流經電加熱實驗段(1)時被加熱，之后流過上升管段進入管殼式冷卻器(2)的管側，循環工質被流過殼側的冷卻水冷卻，流出管殼式冷卻器的循環工質經過下降管段進入水平管段，水平管段上布置有流量計(9)和循環泵(8)，還包括由高頻直流電源(11)、數據采集系統(12)和控制計算機(13)組成的功率控制系統，流量計(9)、熱電偶(14)、壓差計(15)所測得的實時數據由數據采集系統(12)采集并記錄，數據采集系統(12)將中子動力學計算所需的數據通過網線連接發送給控制計算機(13)，控制計算機(13)將計算得到實時功率編碼為RS-485通訊信號，并輸出發送給高頻直流電源(11)；其特征是：熱電偶測量冷卻劑平均溫度和加熱壁面平均溫度，以冷卻劑平均溫度和由加熱壁面平均溫度推算得到的燃料溫度作為溫度反應性反饋的基準，以根據測量數據計算得到的平均空泡份額作為空泡反應性反饋的基準，設定冷卻劑反應性系數、燃料反應性系數和空泡反應性系數計算出模擬的總中子反應性變化，將總中子反應性變化代入點堆中子動力學方程并利用離散方法實時求解，控制計算機根據計算結果實時輸出功率控制信號，高頻直流電源根據控制計算機輸出的信號實時調整加熱實驗段的加熱功率，實現對核反應堆中子動力學過程的模擬；

控制計算機根據計算結果實時輸出功率控制信號時采用集總參數模型，估算燃料元件溫度變化所需的時間，并依此對加熱功率進行修正，修正公式如下：

ρcVAh∂Φ2∂τ=Φ1-Φ2]]>

其中Φ₁為核燃料元件的發熱功率，Φ₂為核燃料元件表面向冷卻劑的傳熱功率，τ為時間，ρ、c、V、A分別為燃料元件的密度、比熱容、體積和表面積，h為燃料元件表面平均換熱系數，具有時間的量綱，稱為時間常數，記為τ_c，其大小取決于燃料元件的熱容量ρcV和其表面換熱條件hA，根據實際的燃料元件參數和冷卻劑流速估算時間常數τ_c，將Φ₂作為實際功率輸出，核燃料元件表面向冷卻劑的傳熱功率的求解與點堆中子動力學方程對功率Φ₁的求解保持同步，求解方法采用顯式歐拉法，其求解式如下：

Φ2(i+1)=Φ2(i)+ΔτAhρcV(Φ1(i)-Φ2(i))]]>

其中i代表計算步數，Δτ為時間步長。