直流蒸汽发生器汽水转换工况仿真研究[范文]

 1.1课题背景

在核动力装置中，蒸汽是使汽轮机工作的重要能量载体，因此作为产生蒸汽的蒸汽发生器在整个系统中显得格外重要。首先，核燃料经过可控的链式裂变反应产生能量，释放的能量给予一回路中的冷却剂，然后二回路的工质再经由蒸汽发生器接收一回路中储存的能量而产生所需要的蒸汽，最后蒸汽进入汽轮机做功产生机械能。蒸汽发生器在这个过程中同时为一回路和二回路工作，所以被认为是一回路和二回路联系的关键换热设备。多年的运行经验表明，安全可靠的蒸汽发生器对反应堆装置经济并安全地运行会产生很大的影响。

直流蒸汽发生器示意图

进行实验研究的技术，由于它具有安全可控，经济可重复的优点，如今已是核动力系统的设计、特性分析及其安全运行研究的重要手段。随着计算机技术、建模方法和计算方法的快速发展以及运行经验的长期积累，核动力仿真分析程序也不断地成熟进步。

1.2一体化压水堆的仿真研究现状

一体化压水堆是指一回路和二回路之间的热交换器布置在压力容器内的压水堆。其中重要的设备都被布置在反应堆压力容器内，且设计者并没有像原先一样仍然设置主管道和主闸阀部件，因此在压力容器内，冷却剂可以进行循环流动。因为没有主管道，所以主管道双端剪切断裂的大破口失水事故和由此造成的堆芯融化事故发生的可能性为零。

1.开发一体化压水堆的基础

实际经验表明，压水堆技术就是一体化压水堆研究进步的根基，而工作者们已经在发展多年的时间里在压水堆技术方面积攒了大量宝贵的各方面的知识，同时也逐渐摸索出了完备的工业体系和牢靠的试验设施。若需要一体化压水堆技术在工程方面应用，在原先的基础上进行一定程度的研究即可。所以，技术方面不会是一体化压水堆发展的阻碍。

套管式直流蒸汽发生器的结构

2.反应堆压力容器的制造

作为一体化压水堆的重要压力边界，相同功率水平下，一体化压水堆的反应堆压力容器尺寸要比分散布置压水堆的要大一些，这表明能够限制反应堆功率水平的主要因素是反应堆压力容器的尺寸大小。到现在为止，设计较大的一体化压水堆的反应堆压力容器的尺寸与最大的压水堆和沸水堆的压力容器基本在同一范围内，因此现在的工艺技术就能制造出来，不存在新的技术问题。

3.一回路及主泵

相比较于分散布置的压水堆，一体化压水堆具有简单的小阻力的短流程的一回路，所以一体化压水堆的固有特点就是自然循环能力高，部分一体化压水堆为了全自然循环因此取消了主泵。由此可见，即使一体化压水堆采用主泵，它的尺寸和功率也相对较小，因此主泵的制造更容易。

4.蒸汽发生器

由于一体化压水堆中的蒸汽发生器被装入到反应堆压力容器内，所以在它的紧凑性、可靠性和维修性方面有更高的要求。若一体化压水堆使用核电站常采用的饱和式蒸汽发生器，因为体积比功率和紧凑性不好会导致反应堆压力容器尺寸增大。所以，通常采用能产生过热蒸汽从而提升循环效率的直流式蒸汽发生器。但它对二回路给水品质要求较高，并且在蒸汽发生器运行和控制方面也有特殊的流程。虽然如此，即使使用现在的技术进行水处理得到的水也能满足要求，且与常规电厂在运行和控制方面相通，所以在这方面也没有问题。