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海洋条件下多自然循环回路耦合瞬态响应特性研究
| 论文题名： | 海洋条件下多自然循环回路耦合瞬态响应特性研究 |
| 关键词： | 船用核动力装置;余热排出系统;自然循环回路;瞬态响应特性;海洋条件 |
| 摘要： | 船用核动力装置远离陆地，在事故状况下缺乏充足的外部支持，非能动安全技术可显著提高船用核动力装置的固有安全性。非能动余热排出系统和反应堆一、二回路系统在事故工况下处于多自然循环回路耦合状态，回路间各因素相互影响，有明显反馈效应，此外海洋条件的影响具有强烈的多因素耦合以及非线性特征，进而造成海洋条件下多回路自然循环余热排出系统的响应特性极为复杂。因此本文采用实验与数值计算相结合的方法，对海洋条件下多自然循环回路耦合瞬态响应特性开展了研究。 本文基于研究海洋条件影响所需的两套坐标系，给出了海洋条件建模所需的旋转坐标矩阵，确定了非惯性系中的动量守恒方程。梳理了海洋条件下RELAP5程序二次开发的基本思路。将海洋条件数学模型、附加惯性力模型与RELAP5系统内部模型相结合。初步完成了RELAP5程序的二次开发。 以去离子水为工质，开展了摇摆条件下单回路实验系统和静态多回路实验系统的单相自然循环流量、温度波动特性的实验研究，并利用二次开发的RELAP5系统程序对系统进行了仿真研究。对比分析后表明，计算结果与实验数据符合度较高。可以认为二次开发后的RELAP5程序能够用于对海洋条件下低压自然循环系统内的单相流动的模拟计算。 在此基础上，开展了双回路自然循环系统在额定功率运行工况和功率跃升工况下受倾斜、起伏、摇摆运动条件的影响情况数值模拟研究。数值模拟结果表明: 在额定功率运行工况下，横摇运动会造成一、二回路流量及换热量的剧烈波动。纵摇运动对系统额定功率运行时各个参数的影响基本可以忽略。起伏运动会造成系统一、二回路流量及换热量的波动，但对系统压力和各个进出口温度的影响不大。在功率阶跃上升的工况下，在横倾工况中，系统各个参数的响应时间随着冷热源高差增加而减小。纵倾条件对于本文中所涉及的双回路自然循环系统响应特性的影响基本可以忽略。在本文计算所涉及的起伏条件下，双回路自然循环系统中各个参数的响应时间均不会受到影响。横摇20°/0.05工况和横摇15°/0.05工况的响应时间与静态工况基本相同，但流量振荡较为剧烈的横摇15°/0.1工况对于功率阶跃的响应时间明显要小于静态工况和其他横摇工况的响应时间。纵摇运动对双回路自然循环系统响应时间的影响基本可以忽略不计。 |
| 作者： | 何川 |
| 专业： | 核科学与技术 |
| 导师： | 谭思超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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