《基於微能動輔助/觸發的非能動安全系統設計研究》是依託西安交通大學，由姜晶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微能動輔助/觸發的非能動安全系統設計研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姜晶
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對非能動安全系統工作環境或系統本身設計參數、運行參數的不確定性因素可能導致系統偏離預期工作狀態而引起系統物理過程失效的問題，本研究提出了基於微能動輔助/觸發的非能動安全系統的設計理念，通過較小能量的能動輔助/觸發克服非能動安全系統由不確定性因素引起的物理過程失效。以非能動安全系統為研究對象，建立非能動安全系統數學模型，詳細分析影響非能動安全系統工作的不確定性因素和潛在故障特徵，確定導致系統物理過程失效的關鍵參數。並通過對其關鍵參數的線上監測，估計出非能動安全系統的初始狀態，並在此基礎上計算非能動安全系統啟動所需的由微能動輔助/觸發系統提供的能量，保證非能動系統的安全穩定運行。本研究提出的基於微能動輔助/觸發的新型非能動安全系統在不確定因素的影響下仍能正常工作，相對於原有的非能動安全系統具有較高的可靠性。
結題摘要
憑藉可靠性和經濟性的優勢，非能動系統將套用於多個第三代和第四代反應堆中。但是，與能動系統相比，依靠自然力的非能動系統的驅動力較弱，易受不確定性影響。此類非能動安全系統工作環境或系統本身設計參數、運行參數的不確定性因素可能導致系統偏離預期工作狀態而引起系統物理過程失效。本項工作對此問題進行了深入的研究，並設計了相應的微能動輔助/觸發系統，從而克服了非能動系統的這一缺陷。 在本研究中，以核電廠非能動餘熱排出系統為研究對象，建立了反應堆主冷卻劑系統及非能動餘熱排出系統的數學模型，編制了系統瞬態特性仿真軟體包。對全廠斷電事故下系統參數的變化進行了仿真。採用RETRAN02程式計算了全廠斷電後系統主要參數的變化過程，將採用RETRAN02程式所得到的系統參數的瞬態變化與所編制軟體包的計算結果進行了對比，對比顯示二者變化趨勢符合較好，驗證了所編制軟體包的合理性。 對非能動餘熱排出系統的潛在失效模式進行了分析。採用壓差方程和壓差-流量特性曲線對該自然循環非能動系統的失效模式：停滯與倒流，進行了研究。得到了流動停滯及倒流的發生準則和避免方法。採用子集模擬方法對非能動系統功能失效的發生機率進行了評估。與直接蒙特卡洛方法相比，該方法可以在保證計算精度的前提下，大大提高計算速度。對導致功能失效的不確定性參數進行了敏感度分析，進而找出了導致系統物理失效的關鍵參數。 基於非能動系統不確定性分析，運用神經網路對非能動安全系統的重要參數進行了監測。針對非能動系統功能故障的特性，採用神經網路法對不確定性參數進行融合研究，對非能動系統不確定性參數出現異常狀態的檢測結果進行綜合診斷，實現非能動安全系統出現異常的自動診斷。對敏感度大的不確定性參數的跟蹤和診斷，採用了小波分析法，提高了監測和診斷的能力及精度。 從能量轉換的角度對基於自然循環的非能動系統進行了分析，找到了此類非能動系統弱驅動力的根本原因，即低能量轉換效率。提出了基於能量轉換效率提升的輔助/觸發系統的設計概念。分別基於汽輪機和熱電轉換設計了兩類輔助/觸發系統。兩類系統分別具有換熱促進能力強和系統簡單的優點。計算結果表明，所設計的輔助/觸發系統可以將原有系統的驅動力提高14倍以上，將換熱功率提高1.78倍以上。 所設計的輔助/觸發系統提高了原有非能動系統能量轉換效率、增強系統的驅動力，從根本上解決了此類非能動系統的弱驅動力和功能失效的問題。
