核电仿真技术在工程验证与分析领域的应用

文章从研发设计验证、改造验证、核电数字化仪控验证及预演分析4个典型应用场景展开研究,分析了其各自存在的问题和解决问题的必要性。结果表明,在部分工程试验和测试活动中引入核电仿真技术,既可提高工作效率和工程质量,也可降低工程成本和核危险,值得推广。同时,工程领域对核电仿真技术的应用也反向促使该技术向更高层次发展。

核电厂控制逻辑自动仿真技术研发

在核电厂仪控系统控制逻辑的早期设计阶段,为满足控制逻辑设计图纸的控制逻辑功能正确性的验证要求以及先进控制策略情景演示的辅助设计要求,设计了一套根据设计图纸数据自动构成的控制逻辑仿真模型系统。实现了由设计图纸数据的自动建立仪表控制系统模型和动态仿真功能,不仅具有设计图纸一样的外观风格,还具有与设计功能要求相同的计算功能。经过应用情况表明仿真系统高逼真重现了设计的控制逻辑,并且有效地反映设计问题,辅助设计者进行高级控制功能设计。

仿真技术在国产三代核电控制系统验证的应用

控制系统是核电厂的重要组成部分,其逻辑组态和系统架构的成熟度将直接影响核电厂的安全运行。本文利用成熟的过程模型模拟软件,建立与国产主流第三代堆型的压水堆核电站机组相仿的过程模型,运用虚拟DCS平台建立与实际机组完全相同的逻辑组态,并通过计算机仿真平台把该模型与控制系统组态模型相连接,可以在机组未运行前实现对控制系统的逻辑验证。该验证系统的测试结果表明其精度足够高,可用于国产三代反应堆的仪控系统验证。

基于虚拟DCS的核电站DCS人机界面仿真技术方案

随着DCS在核电站控制系统中越来越广泛的使用,DCS仿真成为核电模拟机的重要课题,将着重论述基于虚拟HMI在仿真公司自主研发的NSView平台上进行核电站DCS人机界面仿真的技术方案,并以和利时的Hollias系统作为范例验证可行性和正确性。

基于FSS的压水堆核电厂堆芯仿真技术研究

全范围模拟机(FSS)是核电厂操纵员培训和考试的重要手段,文章针对FSS中的堆芯物理仿真技术进行研究,采用节块展开法和隐式差分方法求解三维时空中子动力学方程,并建立各类反应性效应等数学模型。利用CPR1000核电厂的设计数据建立仿真模型,在FSS中与热工水力等仿真模型集成耦合,并进行测试。测试结果表明,仿真模型可以较好地实现对CPR1000核电厂的堆芯堆物理特性仿真,满足FSS的仿真要求。

一种核电机组设备实际特性映射虚拟仿真方法研究

本文以核电站主给水控制系统(ARE)的大小调节阀的阀门特性仿真为例,提出一种基于实际机组运行数据和工况条件,针对大小调节阀门的特性参数进行映射虚拟仿真方法,该方法能够推广到其他重点阀门设备特性参数模拟上,从而提高全范围模拟机的针对核电站重点设备的模拟精度,确保重点控制阀门的仿真现象在运行稳态、瞬态情况下与实际商运多年后的机组表现一致,使模拟机在培训、演练、设备改造、机组参数验证等方面具有更高的仿真度和可靠性价值。

DCS半实物仿真技术研究及关键技术验证

针对DCS系统运行维修及工业信息安全验证应用需求,采用DCS半实物仿真技术进行DCS全范围仿真方法研究。通过对DCS虚拟实物仿真范围划分、DCS实物仿真方法、DCS虚实仿真结合方法及实物系统仿真功能的研究,提出利用DCS最小化系统实现实物仿真系统与虚拟控制站结合的DCS系统全范围仿真总体架构,利用通信站实现虚实仿真系统的硬件接口,利用组态镜像及状态同步实现虚实结合的功能接口,并通过外部接口状态管理实现实物系统状态管理,最后,对虚实仿真结合方案进行验证,以满足虚实仿真接口要求。

应用全范围仿真机的核电站仪控软件设计验证

核电站的安全特性要求数字化仪控系统软件必须具备极高的可靠性,但由于计算机软件的特殊性,要及时发现某些设计缺陷和逻辑错误,必须依赖特殊工况或人为的破坏性试验,这样做的代价是极高的。提供了一种验证方法,即基于核电站全范围仿真机,利用高精度的仿真模型,设计各种安全验证试验,通过模拟核电站的突发工况,验证仪控软件在这种突发工况下的安全性和可靠性;并在"数字化控制系统是不安全的"假设条件下,进行各项非常规操作,以验证仪控软件的逻辑和规程中的不安全因素。通过一个"汽机故障引发的非计划停堆事故"试验,找出了设计中可能存在的缺陷,并给出了改进意见。结果表明,基于全范围仿真机的仪控软件设计验证是可行的。

核电站高压加热器泄漏仿真

高压加热器泄漏故障的诊断是压水堆核电站热力系统仿真的重要组成部分。如何准确地、实时地、高效地诊断泄漏故障,特别对给水出口温度,抽气压力,疏水温度等重要参数的变化趋势的诊断一直是核电站系统的难题。采用FLOWBASE图形化流体网络软件,建立了压水堆核电机组给水加热器双区多节点动态数学模型,提供了以往一些仿真技术所没有的实时在线监测参数的功能,优化并丰富了仿真结果的分析手段,获得了高压加热器在泄漏状态下各重要参数的实时曲线,为核电站高压加热器的故障检测提供了可靠性,也为建立压水堆高压加热器故障正确诊断奠定了基础。

核电站汽轮机的建模与仿真

汽轮机是核电站全部设备的核心,汽轮机结构复杂,涉及变量繁多是其存在的突出问题,传统利用单相流体网络建立的汽轮机静态模型不能满足全范围模拟机高精度动态仿真要求。利用均匀两相流网技术,进行汽轮机建模与仿真的方法,目的是扩大模型的工况适用范围和提高模型的动态响应逼真度。同时,以某CPR1000全范围仿真机为例,对不同稳态运行工况下的汽轮机关键参数计算结果进行分析验证,结果证明模型能精确模拟汽轮机在核电站全工况范围下的动态特性,且其稳态允许误差完全符合行业标准和用户要求,可广泛应用于核电站汽轮机系统仿真。

核电厂模拟机电气系统建模与仿真

核电厂全范围模拟机电气系统数量众多导致仿真计算量巨大,设计参数的缺失影响仿真精度,系统数据接口之间的数值传输需要实时准确。为提高仿真计算效率、精度和保证实时数据传递,阐述了系统仿真策略和参数分类存取方法;基于电动机、静态负荷及低压开关模型和仿真,重点讨论了模块参数的反算功能和接口数据实时传递原理。以某1000MW核电厂电动机及电气系统主接线为例,对仿真模型和方法进行了分析和验证。仿真结果证明:采用电气系统仿真策略和仿真方法,有效减少了全范围模拟的电气系统数量,对设备参数进行分类存取,提高了仿真计算效率;关键模型参数的自动反算和系统设备接口数据的及时准确传输,保证了计算的简洁性和数据传输的实时性;同时模型的仿真精度满足设计要求。仿真模型方法及开发工具在核电厂模拟机电气系统建模与仿真中具有广泛的适用性。

3KeyMaster核电厂仿真平台与罗克韦尔PLC系统通讯设计

本文从网络结构、软件配置、程序设计等方面阐述了在国内CPR1000型核电厂全范围模拟机系统中3KeyMaster仿真平台与罗克韦尔PLC系统通讯方案的设计与程序开发。

核电厂全范围严重事故仿真平台计算机系统设计

核电厂全范围严重事故仿真平台以国内百万千瓦级压水堆核电厂全范围模拟机为基础建设而成。该平台不仅具备操纵员培训、设计和运行验证功能,同时将适用范围从设计基准事故验证扩展到严重事故验证、应急状态演练,并通过虚拟现实系统与实时仿真系统的集成,实现了严重事故进程的三维可视化,为核电站设计和稳定运行、应急演练等工作的安全性和可靠性提供了强大支持。文章对该平台计算机系统的设计原则进行探讨。

核电模拟机的毒物仿真模型的开发与应用

在核电站氙(Xe-135)及钐(Sm-149)毒物模型优化设计的研究中,由于传统的毒物模型更多地采用毒物模型独立运算的方式进行建模,至使模型运算复杂,计算无法在瞬态计算中达到实时,模型结果无法达到精度范围以内。为解决上述问题,以核电站全范围模拟机的技术需求为基础,从氙钐毒物的物理模型出发,采用毒物模型与中子物理截面模型相耦合的方法,建立了稳态及动态的数学模型,不仅能精确计算稳态结果,并能精确计算出毒物的瞬态变化。同时,以国内某CPR1000核电站机组为例,对毒物模型的可靠性合理性进行分析验证,结果证明,上述模型能够真实反映毒物在各种瞬态工况中其在堆内的物理变化过程,可满足核电站全范围模拟机的精度需求,可广泛应用于核电站仿真领域。

核电厂运行全寿命周期仿真优化预测系统研究

核电厂的生产运行对设计基准文件的依赖程度和运用便捷性要求日渐提高。然而,目前国内各核电厂普遍使用的是文档查询系统的传统方法管理纸质文件,基准文件的形成和版本跟踪都要基于各工程设计人员的工作成果送存效果,因而基准文件的形成缺乏全面性和科学性,个体文件版本变化和大量相关文件的一致性的管理也难于控制。为了解决上述问题,提出用仿真技术建立运行优化预测系统平台的概念。以核电厂设计文件相关的几个环节,设计验证与优化、安全分析、智能化文档、建安和运行维修规划为研究对象,结合仿真建模和虚拟现实等仿真模拟技术,提出运行优化预测并形成智能化基准文档的整合应用方案。可以为建设用于核电厂全寿命周期的智能数字化核电厂提供重要的参考,为计算机仿真技术在核电领域的应用提供帮助。

基于逆向分析技术的核电模拟机SVDU的研究

在某核电厂全范围模拟机升级过程中发现部分安全级设备的SVDU画面无法调出,涉及教员培训经常使用的阀门设备,无法满足教员的上课培训需求。通过分析SVDU的运行机制及通讯流程无法定位问题。由于SVDU只有可执行程序且相关设计文档缺失,故利用逆向分析技术,结合静态反汇编分析和动态跟踪调试方法,划分模块功能,查找特征指令,对关键函数设置断点并动态调试,定位问题所在,及时查明故障原因,缩短项目工期。该研究方法可以提高维护人员技能,降低软件维护成本,提高软件的生命周期。

虚拟现实技术在核电理论教学中的应用

在以数字技术为代表的新一轮科技革命和产业变革日新月异的背景下,虚拟现实作为其中最为活跃的前沿领域之一,呈现出技术发展协同性强、产品应用范围广、产业发展潜力大的鲜明特点。虚拟现实技术的沉浸感、交互性、想象性可以高精度还原核电厂现场场景,为核电厂工作人员提供立体感及真实感的培训。同时,虚拟现实技术不受时间和空间限制的特性,可以在降低成本的同时大幅提高培训和管理的效率,对电厂设备安全、人身安全具有重要意义。

测量原理-数据-领域知识融合ECT重建方法

低质量的图像制约了电容层析成像在多相流参数测量中的应用。针对该问题,引入了由深度卷积神经网络预测的数据驱动先验,提出了融合测量原理、数据驱动先验和稀疏先验的成像模型;建立了新的算法实现成像模型的高效求解。评估结果证实,与其他的成像算法相比,新算法在细节重建、伪影去除和鲁棒性等方面具有显著优势。

基于MAAP5的一类严重事故仿真

核电站主蒸汽输送管线断裂(MSLB)造成二次侧系统排热增加,叠加蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)和安注失效是一个复杂的事故过程,按照假定条件,使用最新的严重事故分析软件MAAP5(Modular Accident Analysis Program 5)对该典型的严重事故序列进行建模和分析,计算得到的重要事件的时间节点和一些重要的热工水力参数随时间变化的结果符合整体事故序列预期趋势。通过堆芯失效过程、堆内事故进展的时间序列和事故后果的严重程度的仿真研究,得到了一些重要参数随时间变化的结果,相关数据结果可用于核电站全范围模拟机(FSS)培训和严重事故机理的分析和研究,也可为有关部门对严重事故的预防以及事故后严重事故缓解措施的制定提供重要的依据。

核电站安全级DCS虚拟系统的设计与开发

以三菱MELTAC system数字化仪控系统为虚拟对象,采用先进的虚拟DCS技术,在3KeyMaster仿真平台上设计和开发具有高逼真度的虚拟控制系统软件,实现在模拟机中对安全级DCS系统的Level1控制层逻辑的全仿真,应用于运行人员和热控人员的培训、系统控制策略的优化和系统故障模拟诊断。