传热管破裂对蒸汽发生器热工水力特性影响分析.docx

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A Dissertation for the Degree of M. Eng
Research on the Steam Generator Thermal-Hydraulic Characteristics impact of Tube
Rupture
Candidate: Li Na Supervisor: Prof. Sun Baozhi
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Power Engineering Date of Submission: May. 13, 2013
Date of Oral Examination: June. 13, 2013
University: Harbin Engineering University
哈尔滨工程大学
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作者(签字):
日期: 年 月 日
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作者(签字): 导师(签字):
日期: 年 月 日 年 月 日
摘 要
蒸汽发生器是连接核电站一、二回路的枢纽,是核电站能否安全、可靠运行的重要环节。核电站运行经验表明,蒸汽发生器传热管破裂事故是核电站发生频率最高的事故之一。蒸汽发生器发生传热管破裂时,导致放射性物质释放到大气,对环境造成污染; 如果操作人员不能够对事故进行及时干预,可能会导致事故升级,造成熔堆危险。因此, 对蒸汽发生器传热管破裂事故进行仿真,确保操作人员进行适时干预,对预防核电站发生重大事故具有重要意义。
当蒸汽发生器发生传热管破裂时,一次侧工质流向二次侧,原正常运行状态下一、二次侧流体的质量、能量和动量发生了改变。因此,对蒸汽发生器传热管破裂事故的研究,必须是在蒸汽发生器传热管状态完好、运行正常的基础上进行的。本文以大亚湾核电站蒸汽发生器为研究对象,先建立完整状态下蒸汽发生器动态数学模型,然后在此基础上基于集总参数法建立传热管破裂一维漂移流动态数学模型。采用 SIMULINK 仿真模块对蒸汽发生器进行稳态、动态计算,并对不同工况、不同泄漏位置及不同泄漏流量的传热管破裂事故进行仿真。
蒸汽发生器在 100%、70%、50%及 30%四种工况水平下,稳态运行结果与实际运行参数的最大误差控制在 5%以内。对蒸汽发生器由 100%工况阶跃降至 70%工况、四种工况冷却剂温度阶跃减少 5%与冷却剂流量阶跃增加 10%三种扰动情况进行动态仿真, 仿真结果表明:随着扰动的添加蒸汽发生器各参数都表现出合理的变化趋势。
蒸汽发生器在 100%工况不同泄漏位置、四种工况(100%、70%、50%、30%)同一泄漏位置及同一工况同一泄漏位置不同泄漏流量进行仿真计算,仿真结果表明:当泄漏发生后,蒸汽发生器各主要参数曲线变化趋势基本相同,但响应幅度不同。当泄漏发生时,随着一次侧流体进入二次侧,二次侧压力总体呈上升趋势;蒸汽产量、质量含汽率及一次侧出口温度呈下降趋势;水位则表现为先上升后下降,最终稳定在事故前水位附近。
综上所述,本文成功应用漂移流理论建立了蒸汽发生器动态及传热管破裂模型,为蒸汽发生器传热管破裂事故的分析研究提供了理论支持。
关键词 蒸汽发生器;漂移流模型;传热管破裂;热工水力特性
Abstract
Steam generator is a critical heat exchanger between the primary and secondary loop in the pressurized water reactor nuclear power plant. It