船用核动力装置全系统特性仿真分析研究

介绍船用核动力装置全系统仿真分析平台的体系架构及总体设计方案。基于RINSIM仿真平台开发了热工水力模型、控制系统模型与人机界面组态,构建了全系统仿真分析平台。该仿真分析平台可准确模拟与评估核动力装置在不同运行工况下的性能指标和运行参数,为核动力装置总体设计及数字化控制系统验证提供技术手段。     

基于故障树和产生式规则的故障诊断专家系统设计

[目的]为充分运用核动力装置的运行管理经验辅助核动力操纵人员进行故障诊断,设计一种船用核动力装置故障诊断专家系统。[方法]首先,根据故障树与产生式规则之间的逻辑一致性,提出一种将故障树知识转化为产生式规则的方法;然后,对采用正、反向混合推理方法的专家系统知识库和推理机进行优化设计,并依据故障树最小割集和重要度分析结果设计正向推理策略以简化推理流程;最后,根据人工对故障状态判断的思路设计状态监测模块,实时采集关键设备参数以转化为专家系统可识别的设备信息。[结果]结果显示,采用所提方法可解决专家系统知识获取困难的问题,能在保证推理准确度的前提下提升推理效率,实现了专家系统的在线故障诊断功能。[结论]研究表明采用所提方法可提升专家系统获取知识的能力和推理效率,对保障核动力装置的运行管理安全具有重要意义。     

船用核动力内部事件一级概率安全分析北大核心CSCD

[目的]旨在采用概率安全分析方法来全面审查船用核动力装置的安全性。[方法]为此,建立船用核动力装置内部事件功率工况的一级概率安全分析(PSA)模型,针对可能引起反应堆堆芯损伤的17组始发事件,建立17棵事件树;针对8个前沿/支持系统,建立42棵故障树,进而对船用核动力装置进行一级PSA分析。[结果]计算结果表明:堆芯损伤频率(CDF)为4.38×10–6/堆年,并确定了各始发事件组对CDF的贡献;根据重要度分析结果,人误事件和电力系统故障是对CDF贡献最大的2个因素;根据敏感性分析结果,接入第3台柴油发电机可以显著降低堆芯损伤的概率。[结论]研究成果可为船用核动力装置的安全性设计提供参考。     

不确定条件下船用核动力系统状态评估问题研究

鉴于船用核动力系统特殊的运行环境以及运行要求,其安全运行概念已经超出了核安全设计的框架,要加强其运行状态的安全评估。而核动力系统运行工况多变,运行状态存在多种设备的组合,以及各类设备健康状态的不确定性。本文概要介绍了当前核动力系统运行状态评估的背景,需求以及引发的下游问题,基于已经具有核动力系统的可靠性信息,运行信息,故障诊断的方法以及FMEA表,大量调研国内外技术发展以及剖析核动力系统技术发展现状与需求的基础上,提出了结合贝叶斯网络评估装置运行不确定性问题的解决方案,分析核动力系统设计、运行的安全评估方法,弥补当前系统健康管理中缺失的一环。     

基于遗传算法的船舶核动力装置冷凝器故障诊断研究

根据核动力装置冷凝器的运行特点,分析了导致冷凝器故障的各种原因,并结合领域专家的知识建立了故障征兆集.将遗传算法与概率因果模型相结合,建立了故障诊断系统.从系统的诊断结果看,该方法能准确、快速诊断出故障,这对保证核动力装置的安全运行具有一定的指导意义.     

船用核动力装置核安全事件的分级方法

在船用核动力装置运行的过程中,由于情况较核电厂系统复杂且环境更为恶劣,对于核安全事件的应急处理较为紧迫,又由于通信能力有限,因而船用核动力装置比核电厂更需要简洁而准确的事件报知能力,以便指挥体系以及技术支援体系能够迅速做出正确决策,制定并采取一系列救援和善后措施。针对船用核动力装置的事故特点,为解决各级决策者在异常工况下难以准确掌握事件严重程度的问题,围绕核动力装置的安全功能,寻找评价核事件后果的依据,结合《国际核和放射事件分级表(INES)》的成熟经验,建立一个统一的规则体系来描述事件的相关性质(尤其是安全上的重要性),使各方面通过简洁的沟通信息就能够获得对事件的共同理解,形成船用核动力装置核安全事件的分级方法。     

多参数迭代的船用二回路系统热平衡计算方法

针对船用核动力装置的设备类型和运行特点,给出了二回路系统主要设备耗汽量计算方法。考虑二回路系统设备繁多、工况多变、耦合性强等实际特点,建立了基于多参数迭代法的热平衡计算模型。利用已知参数验证所建立热平衡模型和编制程序的计算精度。分析了3种典型工况下核动力装置特有设备的汽水流量及状态参数的匹配特性,得出了不同工况下的装置效率。相应研究成果可为船用核动力二回路系统的变工况运行研究和设计优化提供技术借鉴和参考。     

负荷扰动下直流蒸汽发生器蒸汽压力控制仿真

对采用直流蒸汽发生器的船用核动力装置,为保证快速大幅度负荷变动时的装置运行安全,采用了一、二回路功率协调控制系统。但由于直流蒸汽发生器物理过程的复杂性和一、二回路功率协调控制系统的不完善,在一般负荷扰动时,仍会出现主蒸汽系统压力较大幅度的波动,影响汽动设备的稳定运行。因此,运行上仍需进一步对主蒸汽系统的压力波动范围进行限制。本文以采用直流蒸汽发生器的核动力商船动力装置为研究对象,研究利用装置的启停蒸汽冷却器参与主蒸汽压力运行控制,并建立运行仿真模型进行仿真试验研究。结果表明,启停蒸汽冷却器参与装置运行后能有效调节主蒸汽压力,降低其压力波动峰值。     

舰船核动力装置非能动余热排出系统运行特性

用RELAP5/MOD3.2安全分析程序对某型舰船核动力装置非能动余热排出系统进行数学建模,并用实际装置的试验结果进行校核验证。重点分析了自然循环工况下蒸汽发生器U型管内冷却剂倒流特性对非能动余热排出系统运行特性的影响。结果表明:舰船核动力装置发生全部电源丧失事故时,蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统能正常投入运行,但蒸汽发生器U型管内冷却剂会发生倒流,降低了一回路主系统的自然循环能力。     

民用核动力舰船辐射分区准则研究

随着建设海洋强国战略方针的稳步推进,我国启动了多型民用核动力舰船的设计和建造。由于核动力舰船搭载有核动力装置,需要进行合理的辐射分区以确保人员辐射安全。虽然陆上核电厂辐射分区有法规标准可依,但是核动力舰船具有空间小、设备布置紧凑、辐射源项集中、工作人员需要长期生活和工作在舰船上等特点,陆上核电厂的辐射分区准则并不完全适用于核动力舰船。本文基于核动力舰船的特点,结合陆上核电厂辐射分区准则,提出了生活场所、导出空气剂量率等概念,研究并给出了适用于民用核动力舰船的辐射分区准则。     

核电站取水口海生物驱赶消杀技术研究

近年来,国内多座滨海核电站海生物频繁入侵,可能引发冷源取水口堵塞、核电站跳堆事故,严重影响核电站的安全可靠运行。本文对国内外核电站冷源防护技术进行了广泛调研,介绍了多种海生物驱赶消杀技术,分析了各种技术的作用原理,论述了各种技术的优缺点,给出了工程指导建议。结合核电站取水口立体纵深防护原则,提出了一种海生物驱赶消杀综合系统模型,为核电站改造以及新建核电站规划设计提供了参考。     

20000 t浮动核电站驳船与补给船碰撞计算分析

浮动核电站驳船作为反应堆的承载结构,其耐撞性能与发生碰撞时反应堆部位的冲击环境对核电站的运行安全有十分重要的影响。文章参考俄罗斯即将投入运营的"罗蒙诺索夫"号浮动核电站的结构形式和布置情况,在ANSYS/LSDYNA中建立了浮动核电站驳船与其中的小型核反应堆及其主要管路的简化有限元模型,对驳船舷侧在与补给船球鼻首发生微能碰撞时结构的变形损伤情况进行分析,并通过计算核反应堆关键位置处的冲击谱,对碰撞过程中反应堆部位的冲击环境进行了分析,为管路相关设备的冲击设计提供参考。     

船舶核动力装置运行管理专家系统

本文通过对船舶核动力装置二回路凝给水系统运行规则的理解与分析，对运行经验、实行实例的搜集、整理，建立起了多元分层知识体系结构，根据不同知识的特点建立多种知识表示方式，采用多路推理机制，使系统很好地克服了传统专家系统所面临的某些不足，在一定程度上实现子模拟人类思维方式进行决策和解决问题，从而达到故障及时诊断和系统运行管理的目的。     

滨海核电大件码头用于乏燃料运输的改造内容

海运在内的多模式联运体系是未来乏燃料外运的发展方向。我国滨海核电厂在初期就规划、设计和建设了用于运输核电厂大件设备的码头,多模式联运体系可利用核电码头转运乏燃料。为满足乏燃料转运需要,经调研和分析,结合船舶靠离泊等条件进行综合评价,梳理出核电码头的改造内容。结果表明,各核电业主应聚焦核材料实物保护、船舶靠离泊条件、货包接卸工艺等方面,围绕码头平面尺度及结构、作业工艺、辅助生产设施和管理体系等内容开展核电大件码头的改造工作,以确保未来乏燃料能够及时外运。     

滨海核电站防洪体系的设计优化研究

目前我国已在核电站选址及防洪要求方面初步建立起了法规和标准体系,今年发生在日本的福岛核事故再次凸显了滨海核电站防洪设施的重要性.以国内、外几个核电站工程为例,针对进一步加强滨海核电站防洪设计、优化综合性防洪措施、建立防洪预警系统和防洪应急程序等方面的技术问题进行深入探讨,提出相关见解和对今后工作的建议.     

基于数据驱动的舰船核动力安全支持技术分析

与核电站相比,舰船核动力系统工况多变,运行环境恶劣,辅助系统及工程安全设施相对简易,因此针对舰船核安全技术的研究一直是行业内的热点问题之一.近年来,随着计算机技术的飞速发展,舰船核动力系统大量历史运行数据被完整真实的保存下来,如能利用数理统计、智能学习等大数据分析手段,归纳提炼其隐含的有价值的信息,可形成有效客观的经验积累,指导舰船核动力系统安全运行,为舰船核动力系统运行安全技术的发展提供新途径.     

蒸汽发生器的RELAP5仿真分析

蒸汽发生器是连接一、二回路的枢纽，是核电系统中的最大的换热设备，既承受一回路工作条件（高温、高压、放射性等），也承受二回路工作条件的影响，因此带来了运行和安全的复杂性．本文选用轻水反应堆（LWR）瞬态分析程序REIAP5，针对额定工况下，对巴基斯坦恰希玛核电站的蒸汽发生器进行模拟，得到了良好的仿真结果．     

汽轮机转速模糊控制系统

船用核动力装置机动性要求较高,多参数间具有较强的耦合关系,文章设计的汽轮机转速模糊控制系统,实现了汽轮机转速快速跟踪、稳定控制的要求。仿真试验表明该控制系统响应时间和稳态精度都有明显改善。     

海上风电场运维船配备优化方法

海上风电场运维船配备优化是以运维船类型和数量为目标的多目标优化问题。设置近远海风电场和海上风电故障类型两个判别参数，将多目标数学模型简化为包含两个函数变量的单目标模型。海上风电场每月运维工作量函数变量采用反向传播(Back Propagation, BP)神经网络方法求解，而作业窗口期函数变量采用建立海上风电场运维船作业窗口期4维图谱的方式完成取值，完成海上风电场运维船配备优化数学模型的运算流程。海上风电场运维船配备优化可提升海上风电场运维管理系统的智能化程度。