[發(fā)明專利]一種換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的模擬方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110785696.3
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113704959A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李精精;王輝;黃政;孫婧;周喆;石雪垚;常愿;王賀南;雷寧博;李漢辰;蔡盟利;孫曉暉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;楊方

本發(fā)明公開了一種換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的模擬方法及系統(tǒng)，包括：S100、基于機(jī)理實(shí)驗，確定換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的管內(nèi)換熱系數(shù)和管外換熱系數(shù)，以及管道的導(dǎo)熱系數(shù)；S200、基于確定的管內(nèi)換熱系數(shù)、管外換熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)，以及熱量平衡方程，確定總的熱阻和總的換熱系數(shù)；S300、基于確定的總的換熱系數(shù)，修正管外換熱系數(shù)、管內(nèi)換熱系數(shù)和管道的導(dǎo)熱系數(shù)；S400、將修正后的管外換熱系數(shù)、管內(nèi)換熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)嵌入壓水堆核電站熱工水力通用計算程序，完成換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)模擬過程。本發(fā)明在保證準(zhǔn)確性的前提下，明顯提高計算速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核電站安全領(lǐng)域，具體涉及一種換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的模擬方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三代核電技術(shù)，例如華龍一號采用管束式換熱器作為非能動安全殼冷卻系統(tǒng)(簡稱PCS)，如圖1所示。PCS系統(tǒng)用于在設(shè)計擴(kuò)展工況下安全殼的長期排熱，包括與全廠斷電、噴淋系統(tǒng)故障相關(guān)的事故。在電站發(fā)生設(shè)計擴(kuò)展工況(包括嚴(yán)重事故)時，將安全殼壓力和溫度降低至可以接受的水平，保持安全殼完整性。

電站出現(xiàn)設(shè)計擴(kuò)展工況時，安全殼內(nèi)壓力、溫度迅速上升。當(dāng)安全殼壓力高、安噴不可用時，系統(tǒng)下降管上的安全殼電動隔離閥接受來自主控室或應(yīng)急指揮中心的開啟信號，PCS系統(tǒng)投入運(yùn)行。高溫的水蒸氣-空氣或者水蒸氣-空氣-氫氣(或其它不可凝氣體)的混合物沖刷PCS系統(tǒng)換熱器表面。來自安全殼外換熱水箱的低溫水在換熱器內(nèi)升溫、膨脹，沿著PCS系統(tǒng)上升管將安全殼內(nèi)的熱量導(dǎo)出至安全殼外換熱水箱。安全殼內(nèi)高溫混合氣體和換熱水箱的溫度差以及換熱水箱和換熱器的高度差是驅(qū)動PCS系統(tǒng)進(jìn)行自然循環(huán)，導(dǎo)出殼內(nèi)熱量的驅(qū)動力。隨著水箱溫度不斷升高，換熱水箱溫度達(dá)到對應(yīng)壓力下的飽和溫度，排出部分水蒸氣最終進(jìn)入到外界環(huán)境。

在原型電站事故分析中對PCS系統(tǒng)進(jìn)行快速準(zhǔn)確模擬是對安全殼內(nèi)狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的前提；在原型電站模化實(shí)驗中，對PCS系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確模擬可以保證質(zhì)能釋放模化的準(zhǔn)確性和實(shí)驗結(jié)果的真實(shí)性。

PCS換熱管的換熱過程如圖5所示。GOTHIC程序不具備換熱器式PCS系統(tǒng)模型，通常采用GOTHIC程序?qū)θA龍一號PCS系統(tǒng)進(jìn)行模擬的保守方法存在一定問題。

(1)如圖2所示的方法，設(shè)定PCS功率，即PCS換熱管熱構(gòu)件5與安全殼控制體6相連的一側(cè)換熱類型選擇Sp Heat Flux；和設(shè)定PCS定壁溫，即PCS換熱管熱構(gòu)件5與安全殼控制體6相連的一側(cè)換熱類型選擇Sp Temp的方法均不能準(zhǔn)確模擬PCS功率的變化過程。

(2)如圖3所示的方法，即增加水箱控制體1、下降段控制體2、上升段控制體3和換熱器控制體4，PCS換熱管熱構(gòu)件5與安全殼控制體6相連的一側(cè)換熱類型選擇安全殼側(cè)PCS換熱系數(shù)關(guān)系式，PCS換熱管熱構(gòu)件5與換熱器控制體4相連的一側(cè)換熱類型選擇film或者其他管道側(cè)PCS換熱系數(shù)模型。該方法計算結(jié)果較(1)所示的方法更接近實(shí)際工況，但是由于增加了較多控制體，會明顯降低計算速度。

因此，為兼顧計算的準(zhǔn)確性和效率可采用如圖4方法對PCS系統(tǒng)進(jìn)行模擬。即考慮水箱控制體1，PCS換熱管熱構(gòu)件5與安全殼控制體6相連的一側(cè)換熱類型選擇經(jīng)過實(shí)驗驗證的安全殼側(cè)PCS換熱系數(shù)關(guān)系式，PCS換熱管熱構(gòu)件5與水箱控制體1相連的一側(cè)換熱類型選擇film或者經(jīng)過機(jī)理實(shí)驗驗證的管道側(cè)PCS換熱系數(shù)模型，該方法模擬中為了準(zhǔn)確模擬需對機(jī)理實(shí)驗得到的管道側(cè)和安全殼側(cè)換熱系數(shù)進(jìn)行修正。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的模擬方法及系統(tǒng)，可以在保證準(zhǔn)確性的前提下，明顯提高計算速度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種換熱器式非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的模擬方法，包括：