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模块式小型堆非能动堆芯冷却相关系统的联合仿真分析汇报人：2024-01-25

CATALOGUE目录引言模块式小型堆非能动堆芯冷却系统概述联合仿真分析方法和工具模块式小型堆非能动堆芯冷却系统仿真分析联合仿真分析结果与讨论结论与展望

01引言

能源需求增长随着全球能源需求的持续增长，核能作为一种清洁、高效的能源形式，在能源结构中占据重要地位。模块式小型堆（SMR）具有灵活性、安全性和经济性等优点，是未来核能发展的重要方向。非能动安全系统非能动安全系统是核反应堆安全设计的重要组成部分，能够在事故情况下自动启动，确保反应堆的安全停堆和堆芯冷却。对于SMR而言，非能动堆芯冷却系统（PXS）是其关键的安全系统之一。联合仿真分析的重要性联合仿真分析能够综合考虑多个系统和部件之间的相互作用和影响，更准确地评估系统的性能和安全性。对于PXS等复杂系统而言，联合仿真分析是确保其设计合理性和安全性的重要手段。研究背景和意义

国内外研究现状目前，国内外在SMR非能动堆芯冷却系统方面已经开展了大量的研究工作，包括系统设计、性能分析、实验验证等方面。同时，随着计算机技术的发展，联合仿真分析在核能领域的应用也越来越广泛。发展趋势未来，随着SMR技术的不断发展和应用场景的不断拓展，非能动堆芯冷却系统的设计和分析将面临更多的挑战和要求。联合仿真分析将在系统优化、安全性评估、故障预测等方面发挥更大的作用。国内外研究现状及发展趋势

研究内容和方法本研究旨在通过联合仿真分析，对SMR非能动堆芯冷却相关系统的性能和安全性进行深入研究。具体内容包括：建立SMR非能动堆芯冷却系统的仿真模型；分析系统在正常工况和事故工况下的性能表现；评估系统的安全性和可靠性；提出系统优化和改进的建议。研究内容本研究将采用理论建模、数值仿真和实验验证相结合的方法进行研究。首先，基于物理定律和工程经验，建立SMR非能动堆芯冷却系统的理论模型；然后，利用数值仿真技术对模型进行求解和分析；最后，通过实验验证仿真结果的准确性和可靠性。同时，本研究还将采用敏感性分析、不确定性分析等方法对系统进行全面评估。研究方法

02模块式小型堆非能动堆芯冷却系统概述

非能动堆芯冷却系统主要由应急冷却水箱、非能动余热排出热交换器、安全壳内换料水箱、安全壳喷淋系统等组成。组成在正常运行工况下，系统处于热备用状态，通过热交换器将堆芯余热导出；在事故工况下，系统自动启动，利用应急冷却水箱和安全壳内换料水箱的水，通过非能动余热排出热交换器将堆芯余热导出，并通过安全壳喷淋系统降低安全壳内的温度和压力。工作原理系统组成及工作原理

应急冷却水箱用于存储应急冷却水，保证在事故工况下能够提供足够的冷却水。非能动余热排出热交换器是系统的核心设备，用于将堆芯余热导出，保证堆芯的安全。安全壳内换料水箱用于存储换料期间的安全壳内水，同时作为应急冷却水的补充。安全壳喷淋系统用于降低安全壳内的温度和压力，保证安全壳的完整性。关键设备和部件

VS包括系统流量、温度、压力等运行参数，需满足设计要求，保证系统的正常运行和安全性。性能指标主要包括系统的热工性能、机械性能、耐腐蚀性能等，需满足相关标准和规范的要求，保证系统的长期稳定运行和安全性。同时，系统还需具备较高的可靠性和可维护性，方便后续的维护和升级。运行参数系统运行参数和性能指标

03联合仿真分析方法和工具

用于结构和热工水力分析，可模拟复杂几何形状和材料特性。有限元方法（FEM）用于流体流动和传热分析，可模拟堆芯冷却剂流动和传热过程。计算流体动力学（CFD）如MATLAB/Simulink，用于建立控制系统模型，实现与热工水力模型的联合仿真。系统仿真软件仿真分析方法和工具介绍

建立控制系统模型使用系统仿真软件建立控制系统模型，包括传感器、执行器和控制器等。仿真运行和结果分析运行联合仿真模型，获取仿真结果，对堆芯冷却效果进行评估和分析。联合仿真设置将热工水力模型和控制系统模型进行联合设置，实现数据交互和协同仿真。建立热工水力模型基于FEM或CFD方法，建立堆芯热工水力模型，包括燃料组件、冷却剂流动和传热等。联合仿真分析流程

仿真模型建立和验证模型建立根据堆芯设计参数和运行条件，建立详细的热工水力模型和控制系统模型。模型验证通过与实验数据或理论计算结果进行对比，验证仿真模型的准确性和可靠性。参数敏感性分析通过改变关键参数，分析其对堆芯冷却效果的影响，为堆芯设计提供优化建议。不确定性分析考虑模型参数、边界条件等不确定性因素，对仿真结果进行不确定性分析，提高仿真结果的置信度。

04模块式小型堆非能动堆芯冷却系统仿真分析

系统稳态运行仿真在正常工况下，通过仿真分析模块式小型堆非能动堆芯冷却系统的稳态运行特性，包括冷却剂流量、温度分布、压力分布等参数的变化规律。系统动态响应仿真在正常工况下，通过仿真分析系