高溫氣冷堆技術(shù)及堆芯中子動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算.ppt

1、高溫氣冷堆技術(shù)及堆芯中子動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算,宋 英 明 南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 2014 年 5月,報(bào)告內(nèi)容,一、背景及發(fā)展 二、主要特點(diǎn) 三、燃料元件 四、堆體結(jié)構(gòu) 五、熱工水力特性 六、堆芯中子動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算,一、背景及發(fā)展,隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對能源的需求在持續(xù)增加，由于能源資源量的限制，核能的作用是不可替代的。,和化石燃料相比，核能是一種清潔的能源，使用核能可減少對化石燃料的依賴，減少CO2和氮氧化物的排放，緩解全球溫室效應(yīng)，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。,核反應(yīng)堆發(fā)展歷程和方向,高溫氣冷堆發(fā)展歷史,第一階段早期氣冷堆（Magnox） 石墨慢化，CO2冷卻，天然鈾為燃料，鎂諾克斯合金作為包殼材料。

2、,第二階段改進(jìn)型氣冷堆（AGR） 石墨慢化，CO2冷卻，2%左右的低加濃鈾為燃料，不銹鋼作為包殼材料。,第三階段高溫氣冷堆（HTGR） 石墨慢化，氦氣冷卻，全陶瓷型包覆顆粒燃料。,第四階段模塊式高溫氣冷堆（MHTGR） 小型化+固有安全性。,第一階段, 早期氣冷堆：Magnox堆 石墨為慢化劑，CO2氣體為冷卻劑，金屬天然鈾為燃料， 鎂諾克斯(Magnox）合金為燃料棒的包殼材料。, 英國(1956年，45MW），后來在在英、法、意、日等建成一大堆這樣的堆。, 缺點(diǎn)： 受限于金屬鈾和鎂合金包殼不能耐更高的溫度， Magnox堆的參數(shù)不能進(jìn)一步提高。, 二氧化碳出口溫度：345400度； 冷卻氣

3、體工作壓力：820個(gè)大氣壓； 熱效率：19.1%30%,第二階段, 改進(jìn)型氣冷堆（AGR） 包殼：不銹鋼（代替鎂諾克斯） 燃料：2%鈾（代替天然鈾） CO2 溫度：670（400）, 英國 (1963年，34MW）, 缺點(diǎn)： 盡管AGR在性能上比Magnox堆有了很大改進(jìn)，但由于受到CO2與不銹鋼元件包殼材料化學(xué)相容性的限制(690 )，使出口溫度難以進(jìn)一步提高，再加上功率密度低、燃耗低的限制，使其仍難以和壓水堆在經(jīng)濟(jì)上競爭 。, 二氧化碳進(jìn)出口溫度：290/675度；40個(gè)大氣壓； 熱效率：40%,第三階段, 高溫氣冷堆（HTGR） 采用氦氣作為冷卻氣體：化學(xué)性能惰性，熱工性能良好。 燃料元

4、件：全陶瓷型包覆顆粒 慢化劑和堆芯結(jié)構(gòu)材料：耐高溫的石墨, 特點(diǎn)： 氦氣溫度提高到750度以上甚至可達(dá)950-1000度，堆芯功率密度達(dá)6-8兆瓦立方米，用于發(fā)電的熱效率可達(dá)40左右，而用于高溫供熱時(shí)總熱效率可達(dá)60以上。, 高溫氣冷堆（HTGR） 英國1964年建造20MWth試驗(yàn)堆“龍堆”（Dragon）。 美國1967年建成40MWe桃花谷（Peach Bottom）實(shí)驗(yàn)堆。 德國1966年建成15MWe的球床高溫氣冷堆（AVR），并發(fā)展了具有自己特色的球形燃料元件和球床高溫堆。,龍堆,64年達(dá)到臨界，66年滿功率運(yùn)行，76年退役,桃花谷,67年建成并運(yùn)行，74年退役,AVR,66年建成

5、并運(yùn)行，74年將氦氣出口溫度提高到950度運(yùn)行，88年退役,目前已建成的高溫氣冷堆,清華大學(xué)10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆 （HTR-10）,HTR-10反應(yīng)堆壓力容器頂部,HTR-10反應(yīng)堆頂部,HTR-10反應(yīng)堆容器和蒸汽發(fā)生器容器頂部(“肩并肩”布置),HTR-10氦氣循環(huán)風(fēng)機(jī),HTR-10堆芯底部氦氣出口熱氣聯(lián)箱,HTR-10主控室,第四階段, 模塊式高溫氣冷堆（ MHTGR ） 背景：美國三里島事故發(fā)生后，人們設(shè)法實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆的“絕對安全”。希望在任何事故情況下都不會(huì)發(fā)生大的核泄漏，不會(huì)危及公眾與周圍環(huán)境的安全，也就是人們常說的實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的固有安全性。, 特點(diǎn)： 小型化 固有安全性, 目前在

6、建： 我國的HTR-PM 南非的PBMR（已暫停）,小型化：以保證在任何事故條件下堆芯熱量都可以通過自然對流、熱傳導(dǎo)和熱輻射傳出堆外。,國家重大專項(xiàng),重大專項(xiàng)是為了實(shí)現(xiàn)國家目標(biāo)，通過核心技術(shù)突破和資源集成，在一定時(shí)限內(nèi)完成的重大戰(zhàn)略產(chǎn)品、關(guān)鍵共性技術(shù)和重大工程，是我國科技發(fā)展的重中之重。 16個(gè)重大專項(xiàng)：核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件，極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝，新一代寬帶無線移動(dòng)通信，高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造技術(shù)，大型油氣田及煤層氣開發(fā)，大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站，水體污染控制與治理，轉(zhuǎn)基因生物新品種培育，重大新藥創(chuàng)制，艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治，大型飛機(jī)，高分辨率

7、對地觀測系統(tǒng)，載人航天與探月工程等。,堅(jiān)持以我為主，明晰技術(shù)發(fā)展路線。堅(jiān)持壓水堆-快中子增殖堆/高溫氣冷堆-核聚變堆技術(shù)路線。全面掌握第三代核電工程設(shè)計(jì)和設(shè)備制造技術(shù)，加快發(fā)展三代核電后續(xù)項(xiàng)目，盡快實(shí)現(xiàn)我國先進(jìn)壓水堆的自主設(shè)計(jì)、自主制造、自主建設(shè)和自主運(yùn)行目標(biāo)。 國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃 (20052020年),中國核電技術(shù)路線,二、主要特點(diǎn),安全性好,發(fā)電效率高,用途廣泛,燃耗較深，核燃料利用率高,廠址選址靈活,1、安全性好 在技術(shù)上能夠保證在任何情況下都不會(huì)發(fā)生堆芯熔毀、放射性外泄等危害公眾和環(huán)境安全或必須廠外應(yīng)急的嚴(yán)重事故。 （1）采用全陶瓷包覆顆粒燃料元件 采用全陶瓷包覆燃料元件，其破損

8、外溢放射性的可能性極低。 （2）采用全陶瓷堆芯結(jié)構(gòu)材料 石墨和碳?jí)K的熔點(diǎn)都在3000以上，絕不會(huì)發(fā)生堆芯熔毀 的嚴(yán)重事故。,（3）采用氦氣作冷卻劑 惰性氣體，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料相容性好，避免了以水作冷卻劑與慢化劑的反應(yīng)堆中的各種腐蝕問題。 （4）阻止放射性的多重屏障 縱深防御，4道屏障。 第1道屏障：全陶瓷的包覆顆粒燃料的熱解碳和碳化硅包覆； 第2道屏障：燃料元件外層的石墨包殼。 第3道屏障：由反應(yīng)堆和蒸汽發(fā)生器壓力殼 和連接這2個(gè)壓力殼 的熱氣導(dǎo)管壓力 殼組成的一回路壓力邊界。 第4道屏障：包容體（一回路艙室等）。,（5）非能動(dòng)的余熱排出系統(tǒng),（6）反應(yīng)性瞬變的固有安全性,高

9、溫氣冷堆引入正反應(yīng)性的事故主要有3種：, 在功率運(yùn)行條件下全部控制棒誤抽出事故；, 當(dāng)蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)斷路事故時(shí)，二回路的水蒸汽進(jìn)入一回路氦氣冷卻劑及堆芯燃料元件之間的空隙中，造成水進(jìn)入堆芯的事故；, 吸收小球瞬時(shí)排出的事故,700度的裕度，負(fù)反應(yīng)溫度系數(shù),空冷器,反應(yīng)堆,水冷壁,非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng),石墨材料中子吸收截面較少，中子經(jīng)濟(jì)性好，較多的剩余中子可以用來將232Th和238U轉(zhuǎn)化成233U和239Pu，核燃料的轉(zhuǎn)化比可達(dá)0.85。可以實(shí)現(xiàn)釷鈾循環(huán),2、燃耗較深，核燃料利用率高,包覆顆粒的燃耗可以達(dá)到150000MW.d/t，甚至更高。提高乏燃料的燃耗深度可以降低燃料元件的成本。但是，隨著

10、燃耗的加深，裂變產(chǎn)物的累積也增加，增加了裂變產(chǎn)物的反應(yīng)性損失。,3、發(fā)電效率高,5、用途廣泛,可以提供950度的高溫氦氣, 可以獲得更高的發(fā)電功率；氦氣透平直接循環(huán)方式是高溫氣冷堆高效發(fā)電的主要發(fā)展方向。,發(fā)電； 工藝熱利用：制氫、海水淡化、煤氣化液化等,4、廠址選址靈活,由于單堆功率小，可以采用空氣冷卻塔散熱，可以建在冷水水源不足的地方。,三、燃料元件,燃料顆粒組成：核芯、緩沖層、SiC層、熱解碳層（內(nèi)、外）,核芯：燃料，如UO2、PuO2、ThO2,緩沖層：低密度的熱解碳，密度約 為1.1g/cm3，其中有很多的 空隙，可以容納氣態(tài)裂變產(chǎn)物。,熱解碳層：致密熱解碳，密度約為 1.9g/cm

11、3，承壓，阻止裂變 產(chǎn)物的擴(kuò)散遷移。,SiC層：碳化硅具有更好的機(jī)械性能。承壓，阻留裂變產(chǎn)物。用以防止金屬裂變碎片銫、鍶、鋇等的擴(kuò)散遷移。,核芯,緩沖層,SiC層,熱解碳層,60mm,1mm,0.5mm,每個(gè)燃料球中含有約2萬顆包覆燃料顆粒,核芯： UO2,包覆顆粒,石墨球,燃料元件的溫度限制：1600度,二氧化鈾芯塊,多孔碳(緩沖層),碳化硅,熱解碳,PARTICLES,COMPACTS,FUEL ELEMENTS,棱形燃料元件,燃料元件的溫度限制：1600度,主要受限于SiC層材料溫度性能的限制。,燃料溫度超過1250度，將出現(xiàn)金屬裂變產(chǎn)物從包覆顆粒向外遷移。,燃料溫度超過1600-165

12、0度，開始出現(xiàn)裂變產(chǎn)物對SiC層的侵蝕。,燃料溫度超過2100度，出現(xiàn)SiC層熱穩(wěn)定性問題。,SiC層發(fā)生破損時(shí)，鈾燃耗后產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物將擴(kuò)散出來，進(jìn)入一回路中，一部分固體裂變產(chǎn)物沉積在石墨粉塵上，一部分沉積在蒸發(fā)器傳熱管上。,SiC層破損：制造過程破損、輻照破損,制造過程破損：包覆工藝中或者球形燃料元件壓制過程,輻照破損：包覆顆粒受到各種輻照破損機(jī)制的影響出現(xiàn)破損，與燃耗深度和運(yùn)行溫度密切相關(guān)。,一旦發(fā)生一回路系統(tǒng)失壓事故，這些放射性將釋放到周圍環(huán)境中。,氦氣透平直接循環(huán)，裂變產(chǎn)物還可能沉積在氦氣透平發(fā)電機(jī)組上。,四、堆體結(jié)構(gòu),堆芯由球形燃料元件和石墨反射層組成。 球形燃料元件: 堆頂部連續(xù)

13、裝入，堆芯底部卸料管連續(xù)卸出。卸出的乏燃料經(jīng)過燃耗測量后決定是否再次送回堆內(nèi)使用,兩套控制和停堆系統(tǒng)(側(cè)向反射層內(nèi))。 控制棒系統(tǒng):用于功率調(diào)節(jié)和反應(yīng)堆熱停堆； 小球停堆系統(tǒng):吸收體小球直徑為10 mm的含碳化硼的石墨球，用于長期冷停堆。,內(nèi)壁面凹坑：防止“結(jié)晶化”現(xiàn)象,球床堆芯的優(yōu)點(diǎn)是： 采用不停堆換料有利于提高堆的可用率； 功率分布和燃料的燃耗深度都較均勻； 球形燃料元件的設(shè)計(jì)和制造較為簡單； 其缺點(diǎn)是： 為實(shí)現(xiàn)燃料多次循環(huán)而設(shè)置的裝卸料系統(tǒng)比較復(fù)雜， 其可靠性不如常規(guī)的停堆換料裝置； 反射層更換較難，需采用壽命長、耐輻照的高品質(zhì)石 墨。,主氦風(fēng)機(jī),蒸汽發(fā)生器,熱氣導(dǎo)管,控制棒 傳動(dòng)機(jī)構(gòu),

14、27000個(gè)燃料元件堆積的堆芯,反應(yīng)堆 壓力殼,由于高溫氣冷堆的多層屏障保證，因而不需要設(shè)置安全殼，而是設(shè)計(jì)一回路艙室起到阻力放射性物質(zhì)向周圍釋放的作用。無氣密性和承全壓的要求。,1、正常工況，由排風(fēng)系統(tǒng)保持一回路艙室的負(fù)壓，并且排風(fēng)需過濾由煙倉排出。,2、當(dāng)發(fā)生一回路壓力邊界破壞的冷卻劑失壓事故，一回路艙室內(nèi)壓力超過大氣壓0.1bar時(shí)，自動(dòng)打開事故排氣管道的爆破膜，一回路艙室內(nèi)氣體直接排入大氣。,五、熱工水力特性,氦氣：與其他氣體相比，氦氣的傳熱能力優(yōu)越。但是氦氣的密度低，載熱能力有限，因而需要通過提高一回路中的壓力。但過高的壓力使壓力殼成本增加，因而一般為4-7MPa。,堆芯氦氣流向：自

15、上而下。主要由于氦氣出口溫度很高，如果選擇自下而上的流向，堆芯的上部溫度將很高，會(huì)給設(shè)置在堆頂壓力殼的控制棒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶來極大的影響。,提高堆芯氦氣進(jìn)口溫度： 蒸汽循環(huán)：可以提高蒸發(fā)器的傳熱效率。 氦氣透平直接循環(huán)：有利于提高循環(huán)效率。,受限于鋼制壓力殼允許工作溫度的限制，氦氣進(jìn)口設(shè)計(jì)溫 度一般不高于300度。采用耐高溫的合金鋼，氦氣進(jìn)口溫度可以達(dá)到500度。,流動(dòng)阻力：與流量有關(guān)，通過設(shè)計(jì)氦氣大的進(jìn)/出口溫差達(dá)到降低流量的目的，從而減少壓損。,熱力循環(huán)方式,1、蒸汽循環(huán)方式 由氦氣冷卻劑載出的核能經(jīng)過直流蒸發(fā)器加熱二次側(cè)的水，產(chǎn)生530的高溫蒸汽，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，發(fā)電效率可達(dá)40左右。,問題

16、:蒸發(fā)器中水側(cè)的壓力18MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一回路中氦氣側(cè)的壓力，一旦蒸發(fā)器傳熱管破管，大量水/蒸氣進(jìn)入一回路，進(jìn)入堆芯。,2、氦氣循環(huán)方式 由氦氣冷卻劑直接推動(dòng)氣輪機(jī)發(fā)電，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，其效率可達(dá)50%。,壓氣機(jī)進(jìn)口溫度越低,循環(huán)效率越高,透平進(jìn)口溫度越高,循環(huán)效率越高,3、直接聯(lián)合循環(huán)方式 高溫氦氣先驅(qū)動(dòng)一個(gè)氦氣壓縮機(jī)透平, 帶動(dòng)同軸的壓縮機(jī), 再驅(qū)動(dòng)主發(fā)電氦氣透平。出口的氦氣再通過直流蒸氣發(fā)生器, 產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)蒸汽透平發(fā)電機(jī)。發(fā)電效率可達(dá)48%。,優(yōu)點(diǎn):不需要采用高效回?zé)崞? 避開了一個(gè)技術(shù)難點(diǎn),缺點(diǎn):增加了系統(tǒng)的投資成本，不能排除堆芯進(jìn)水事故,4、間接聯(lián)合循環(huán)方式 高溫氦氣

17、經(jīng)過中間熱交換器， 加熱二次側(cè)的氮?dú)猓枚蝹?cè)的氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)氣體透平和蒸汽透平的聯(lián)合循環(huán)。發(fā)電效率可達(dá)43.7%。,優(yōu)點(diǎn):采用氮?dú)庾鞴べ|(zhì), 可以采用成熟的氣體透平技術(shù),缺點(diǎn):增加了系統(tǒng)的投資成本，高溫的中間熱交換器有一定難度。,六、堆芯中子動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算,三維圓柱幾何堆芯中子動(dòng)力學(xué)程序系統(tǒng)開發(fā) 模塊式高溫氣冷堆中子時(shí)空動(dòng)力學(xué)計(jì)算 物理熱工耦合 中子動(dòng)力學(xué)三維實(shí)時(shí)仿真實(shí)現(xiàn) 實(shí)時(shí)仿真算例,三維圓柱幾何多群中子擴(kuò)散方程求解,分群中子擴(kuò)散方程 網(wǎng)格中心差分格式 邊界條件的確定 源迭代加速的多項(xiàng)式外推方法 數(shù)值計(jì)算流程,分群中子擴(kuò)散方程,若不考慮中子自低能群的向上散射，可以寫成如下形式：,網(wǎng)格中心差分格式

18、,邊界條件的確定,假設(shè)：,差分方程組的矩陣形式,數(shù)值計(jì)算流程圖,中子價(jià)值函數(shù)求解,中子時(shí)空動(dòng)力學(xué)方程改進(jìn)準(zhǔn)靜態(tài)方法求解,形狀函數(shù)方程組,幅度函數(shù)方程組,各項(xiàng)以符號(hào)表示,幅度函數(shù)方程組最終表示,動(dòng)態(tài)計(jì)算流程圖,二維(r-z)堆芯模型校算,相對功率P動(dòng)態(tài)計(jì)算值,高溫氣冷堆堆芯物理模型,這是一個(gè)初始裝料的反應(yīng)堆模型，全堆共分180個(gè)材料區(qū)，各區(qū)材料的分群參數(shù)通過VSOP程序計(jì)算給出。中子注量率分4個(gè)能群描述，頂空腔計(jì)算時(shí)，考慮了擴(kuò)散系數(shù)的各向異性。,堆芯(r-z)坐標(biāo)網(wǎng)格劃分,堆芯(r-)坐標(biāo)網(wǎng)格劃分,堆物理參數(shù),初始狀態(tài)計(jì)算,（r, z）網(wǎng)格上各能群中子注量率分布,第1能群,第3能群,第2能群,第

19、4能群,動(dòng)態(tài)計(jì)算分析,反應(yīng)性擾動(dòng) 控制棒整體移動(dòng) 單根控制棒移動(dòng),反應(yīng)性擾動(dòng),控制棒整體移動(dòng),模擬曲線,反應(yīng)性,相對功率,各能群平均注量率隨時(shí)間變化,單根控制棒移動(dòng),反應(yīng)性,相對功率,物理熱工耦合,堆內(nèi)材料物性參數(shù)確定 熱工反饋的集總參數(shù)法模型 計(jì)算結(jié)果與分析,主要設(shè)計(jì)參數(shù) （HTR-PM）,熱工反饋的集總參數(shù)法模型,將反應(yīng)堆內(nèi)材料的熱阻、熱容量分別按時(shí)間和空間取平均值, 并假定每個(gè)量的平均值集中在幾何形狀的中心, 略去燃料元件的軸向?qū)?。這就是反應(yīng)堆動(dòng)態(tài)分析中所使用的集總參數(shù)模型。 應(yīng)用集總參數(shù)法，將模塊式高溫氣冷堆堆芯簡化為UO2燃料顆粒、等效慢化劑和反射層3部分，如右圖所示。根據(jù)彼此之間

20、的能量交換關(guān)系建立各區(qū)溫度隨時(shí)間變化的微分方程組。,能量守恒方程,參數(shù)說明,初始狀態(tài)的溫度場分布確定,計(jì)算結(jié)果與分析,反應(yīng)性擾動(dòng) 冷卻劑喪失,反應(yīng)性擾動(dòng),各物理量動(dòng)態(tài)模擬曲線,各區(qū)溫度動(dòng)態(tài)變化模擬曲線,冷卻劑喪失,堆內(nèi)溫度動(dòng)態(tài)變化模擬曲線,堆芯相對功率P隨時(shí)間變化,（r, z）網(wǎng)格上第1群中子注量率隨時(shí)間變化,（r, z）網(wǎng)格上第2群中子注量率隨時(shí)間變化,（r, z）網(wǎng)格上第3群中子注量率隨時(shí)間變化,（r, z）網(wǎng)格上第4群中子注量率隨時(shí)間變化,仿真計(jì)算的實(shí)時(shí)性要求,不同于一般的中子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，仿真計(jì)算實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要前提就是每一步計(jì)算時(shí)間都要達(dá)到或超出實(shí)時(shí)性要求，計(jì)算值的誤差精度要滿足核電廠模

21、擬機(jī)的參數(shù)測試要求。這就需要選擇線性方程組求解的有效方法。 本程序系統(tǒng)求解形狀函數(shù)時(shí)，使用預(yù)處理的廣義共軛殘量（GCR）法來進(jìn)行稀疏矩陣迭代求解，只需迭代幾次就能滿足精度要求，大大節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，為實(shí)時(shí)仿真計(jì)算奠定了基礎(chǔ)。,預(yù)處理的廣義共軛殘量（GCR）法,具體迭代過程,不完全LU分解的預(yù)處理,幾種迭代方法比較,中子動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算的實(shí)現(xiàn),整個(gè)仿真過程中，假設(shè)用作歸一化的中子價(jià)值函數(shù)不發(fā)生變化。將共軛函數(shù)求解放在動(dòng)態(tài)過程之前，且整個(gè)過程中只計(jì)算1次。 連續(xù)計(jì)算非常關(guān)鍵。所謂連續(xù)計(jì)算是指，前一時(shí)刻的計(jì)算值作為當(dāng)前時(shí)刻的初值，而當(dāng)前時(shí)刻的計(jì)算值作為下一時(shí)刻的初值，依次遞推，計(jì)算下去。每一時(shí)間步的迭代

22、初值都使用上一時(shí)刻計(jì)算出的形狀函數(shù)，這樣選擇初值的必要性在于保證仿真計(jì)算過程的收斂性和穩(wěn)定性。,實(shí)時(shí)仿真計(jì)算流程,第1步，計(jì)算初始狀態(tài)參數(shù)，包括反應(yīng)性、中子注量率分布、中子價(jià)值函數(shù)分布、功率分布等。這一步要求計(jì)算結(jié)果精度與設(shè)計(jì)要求精度相當(dāng)，所用計(jì)算時(shí)間不計(jì)入仿真時(shí)間。給出初始時(shí)刻的點(diǎn)反應(yīng)堆動(dòng)態(tài)計(jì)算參數(shù)。 第2步，求解點(diǎn)反應(yīng)堆動(dòng)態(tài)方程得到幅度函數(shù)。 第3步，求解線性方程組A = S 得到形狀函數(shù)。 第4步，計(jì)算該時(shí)刻的反應(yīng)性和下一時(shí)刻點(diǎn)反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué)方程計(jì)算所需要的各種參數(shù)。 第5步，形狀函數(shù)與幅度函數(shù)乘積即為該時(shí)刻的中子注量率。 第6步，更新中子宏觀截面參數(shù)，轉(zhuǎn)第二步進(jìn)行下一時(shí)刻計(jì)算。,仿真計(jì)算結(jié)果與分析,不同外迭代次數(shù)下反應(yīng)性和相對功率計(jì)算值,本程序?qū)τ谶@個(gè)動(dòng)態(tài)過程的仿真計(jì)算結(jié)果是收斂的，內(nèi)迭代收斂精度與外迭代次數(shù)對動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果的綜合影響在1%以內(nèi)。 也就是說，用本程序求解形狀函數(shù)時(shí)，做1次外迭代即可符合模擬機(jī)動(dòng)態(tài)參量測試的精度要求。,計(jì)算時(shí)間比較,實(shí)時(shí)仿真算例,控制棒誤提升 單根控制棒彈出事故,控制棒誤提升,假設(shè)初始時(shí)反應(yīng)堆處于正常運(yùn)行狀態(tài)，即反應(yīng)性 = 0。這時(shí)發(fā)生了控制棒整體誤提升的情況，假定這一提升過程動(dòng)作時(shí)間為10s。 所謂過功率保護(hù)是指，假設(shè)堆功率上升到120%130%時(shí)，觸發(fā)過功率保護(hù)信號(hào)，使控制棒下插，引入負(fù)反應(yīng)性，假定動(dòng)作時(shí)間為30s。同時(shí)，氦氣風(fēng)機(jī)立刻關(guān)閉，假