氦气轮机发电系统动态仿真模型

采用一维流动与传热模型对氦气轮机发电系统的涡轮机、压气机、换热器、阀门、管道以及轴转速模型进行模拟,采用MATLAB编制了氦气轮机闭式循环系统的动态计算程序.采用该程序计算分析了复气轮机系统电网负荷丧失事故工况以及主换热器换热量减少瞬态工况下氦气轮机发电系统氦气流量、温度、轴转速、功率以及压气机喘振裕度等参数的变化.结...     

高温气冷堆氦气轮机系统电磁轴承冷却方案设计

电磁轴承是高温气冷堆立式氦气轮机系统的重要组件之一。本文针对高温气冷堆氦气循环发电中的高温电磁轴承,设计了4种综合冷却方案;采用前处理软件GAMBIT对电磁轴承腔体进行三维建模,使用流体力学计算软件FLUENT对模型进行了分析。模拟结果表明,通过合理的设计及优化,腔体可以得到有效冷却,并能将腔体温度控制在设备运行要求范围之内。     

高温气冷堆氦气轮机基本特性研究

高温气冷堆氦气轮机循环被认为是将来核能发电领域中最有潜力的方案之一。首先对高温堆氦气轮机循环进行分析和优化 ,然后着重从热力学和气体动力学角度研究氦气轮机的基本特性。结果表明 ,氦气轮机有两个主要设计特点不同于通常的燃气轮机 :一个是叶片级数多 ;另一个是叶片高度低 ,这些特性分别由氦气的物性和闭式循环的高压所导致。     

高温气冷堆气轮机循环的不同工质特性分析

高温气冷堆气轮机循环发电是今后核能发电的主要方向,在安全性和经济性有很强的竞争优势.本文主要对He、N2和CO2及其混合物的热物性、换热过程的传热系数、压力损失和汽轮机机械所需的级数作了比较分析.结果表明,采用以一定比例混合的He-CO2混合物作为高温气冷堆气轮机循环的工质,既能提高传热系数和减少气轮机机械的级数,又能使得压力损失不会过大.     

间接氦气透平循环高温堆紧急停堆动态仿真

通过对10 MW高温气冷堆氦气透平发电装置(HTR-10GT)的堆芯、热交换器和透平压气机组等主要设备的数学建模和程序编制,初步建立起了一套模拟该装置瞬态特性的仿真程序.通过对该装置于5s时刻堆内引入0.1$阶跃正反应性引发的紧急停堆事故的瞬态模拟,初步验证了该装置紧急停堆预案设置的安全性和合理性,证明了旁路快开阀的设...     

高温气冷堆主氦风机惰转特性研究

高温气冷堆主氦风机与压水堆主泵一样,均为反应堆一回路的关键设备.在反应堆正常工况下,两者具有相同的功能要求,但在事故工况时,因反应堆的运行特性不同,其功能要求各异.目前,对压水堆主泵的惰转特性已有大量的实验研究和实际运行结果,但有关主氦风机惰转特性的实验研究与理论研究还很缺乏.本文结合风机的气动特性与高温气冷堆一回路的阻力特性,从理论上研究高温气冷堆主氦风机的惰转特性,建立主氦风机惰转时的流量与转速的预测公式,并给出其数值预测结果,为高温气冷堆设计的初步安全分析提供依据.     

我国高温气冷堆的发展

模块化高温气冷堆具有的固有安全特性、建造周期短和相处容量小等优势正好符合电力系统非管制化（Ｄｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）发展趋势对于发电厂的要求,清华大学核能设计研究院正在建造一座１０ＭＷ高温气冷实验堆。本文着重分析了高温气冷堆的安全特性和提高发电效率的氦循环方式。     

HTR-10氦气流中石墨颗粒尺寸的估计

清华大学10MW高温气冷堆（HTR-10）采用石墨结构材料和石墨燃料元件,以及氦气冷却剂。由于结构部件的摩擦和磨损,反应堆一回路氦气流动中不可避免的带有石墨粉尘,这是反应堆设计中必须加以考虑的重要问题之一。本文根据凝并理论和颗粒学中的离散-分区模型（Discrete-Sectional Model,DSM）,建立了一种颗粒成长的计算方法,并对其进行了验证;同时运用该方法研究了HTR-10氦气流中石墨颗粒的发展情况,给出了氦气流中石墨颗粒在反应堆正常运行时的尺寸分布,并计算出石墨颗粒直径主要分布于10～20um,平均直径为12.9um。     

HTR-10核动力系统反应性扰动下动态特性的仿真研究

为了进一步深入掌握10MW高温气冷堆核动力系统的动态特性，以满足控制系统分析设计的需要，在其核岛系统动态模型的基础上补充了透平－发电系统模型，形成了HTR－10核动力系统的动态模型，利用比模型重点研究了当控制棒引入阶跃反应性扰动时系统主要参量的影响过程，对产生的震荡过程进行了深入的分析。结果表明，燃料温度变化相对于功率的变化缓慢且滞后，燃料温度反应负反馈不能及时抑制功率的变化是形成系统参量产生衰减振荡的主要原因。     

10MW高温气冷堆一回路氦气品质研究

10MW高温气冷堆以氦气作为冷却剂,氦气中含有H2O、CO2、H2、CO、CH4、N2、O2等7种影响氦气品质的杂质。分析反应堆在不同工况下的氦气品质数据的变化规律,可证明一回路氦气在反应堆功率运行过程中经氦气净化系统净化后,氦气品质能够满足技术规格书要求。但随一回路氦气平均温度的升高,氦气品质呈下降趋势,并可初步判断存在缓慢变化的杂质源项为水。     

高温气冷堆氦气透平直接循环发电技术进展

模块式高温气冷堆是一种先进的、具有固有安全性的新型反应堆,其冷却剂氦气的出口温度可高达９５０℃,可以采用气体透平发电技术,以提高发电效率。美国和南非分别提出了两种高温气冷堆氦气透平直接循环发电方案。他们所使用的氦气透平技术主要基于现在的重工业燃气透平技术和航空发动机技术。本文介绍了这两种技术的区别及氦气透平机设计制造中存在的问题。同时认为由于气体透平的效率比蒸汽透平高得多,所以氦气透平直接循环发电     

氟盐冷却高温堆空气布雷顿循环系统瞬态行为研究

基于Mark-1氟盐冷却高温堆(FHR)系统的热力循环特点,研究FHR耦合空气布雷顿循环系统的热电转换效率。通过研究压气机与透平计算方法,在其实际工作特性曲线的基础上,分析布雷顿循环空气温度和流量变化对FHR系统的影响,以及在非额定工况下运行时系统效率的瞬态变化规律。计算结果显示系统,循环效率随着空气流量增加而逐渐下降,最高可达42.6%;空气流量变化量在小于5%额定流量范围内使循环效率变化幅度小于2%,但超出该范围后可根据效率变化曲线选择不同的系统再热运行方案;此外循环效率随着空气入口温度增加逐渐下降,系统效率变化幅度在1%以内。     

核释热瞬态特性模拟实验研究

提出了一种在用电加热模拟核释热态特性的方法,该方法采用计算机模拟多谱勒效应和慢化剂温度效应,并控制电加热元件的加热功率。应用该方法了升功率和降流量两项实时模拟实验,将实验结果与用Retran-02程序计算的结果进行了比较,结果表明,用本文中的方法模拟核释热的瞬态特性是可行的。     

氦气试验回路中的氦净化

为了减少结构材料的腐蚀并验证高温气冷实验堆中的氦净化工艺，在氦气试验回路中设置了氦净化系统并进行了试验。试验结果表明，净化流量为５０ｍ＾３／ｈ的主要由分子筛和深活性炭床组成的氦净化系统，能把氦中２００００ｃｍ＾３／ｍ＾３的化学杂质净化到７６ｃｍ＾３／ｍ＾３以下。所采用的氦中痕量杂质分析测量技术达到１０＾－１ｃｍ＾３／ｍ＾３精度。     

10MW高温气冷堆90°弯头内氦气流动特性分析

为了在10MW高温气冷堆中引入弯头传感器,通过实验和数值模拟的方法对90°弯头内流体的流动特性进行了研究,以实验获得的弯头内弧面和外弧面上的压力分布数据来对CFD模型计算的可信性进行评估,并应用验证后的CFD模型对高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性进行数值模拟。通过对比实验数据和CFD模拟结果发现,实验结果与数值模拟结果基本趋于一致,90°弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,在弯曲角度α=30°~50°之间,内、外弧面的压力差达到最大值并持续保持一段位置,k-ω模型能用于预测10 MW高温气冷堆蒸汽发生器内90°弯头处氦气的流动特性。     

氦中痕量杂质气体气相色谱检测分析方法研究

为实现聚变堆氘氚燃料工艺气中痕量杂质气体组分的快速检测分析,需建立特殊的高精度在线气相色谱检测分析方法。以高纯氦作为载气,在不同的色谱柱温度和载气流速控制下,通过分子筛毛细管柱和PLOT-Q柱进行分离,采用放电氦离子化检测器（DID）进行检测,对氦中含量为1、10以及100 ppm的杂质标准气体进行检测分析。结果表明：在柱温为40 ℃、流速为15～20 mL/min实验条件下,分子筛柱在160 s内能够实现H₂、O₂、N₂、CH₄和CO全部分离,且柱效较高,响应值的重复性较好,H₂和O₂之间的分离度高于1.5,实现了完全分离;在柱温为40 ℃、流速为20 mL/min时,PLOT-Q柱分离CO₂组分效果最佳。     

脉冲反应堆脉冲运行瞬态的子通道分析

为获得脉冲运行瞬态的堆芯温度场变化情况,本文开发了适用于低温、常压工况的脉冲反应堆瞬态热工分析子通道程序PRC-STAC。利用TRIGA MARKⅡ反应堆的瞬态参数对程序进行了验证,验证结果表明,二者符合较好。利用PRC-STAC程序计算了西安脉冲堆燃料元件和堆芯冷却剂的瞬态热工参数,并讨论了脉冲运行对燃料元件的安全影响。