热工水力课程设计

基于PCTRAN的核电站仿真与严重事故分析

目录

第一章：引言。。。。。。。。。。。。2

第二章：发展历程。。。。。。。。。。3

第三章：软件的介绍。。。。。。。。。4 3.1．原理。。。。。。。。。。。4 3.2. 特征。。。。。。。。。。。5

第四章：程式的介绍。。。。。。。。。6 第五章：实例分析。。。。。。。。。。9

引言

自从三哩岛核泄漏事件之后, 核电站

的模拟仿真及严重事故分析日趋受到重视。迄今, 国际上已形成一批较为成熟的核电

站全范围高保真模拟仿真系统以及适用于

各种事故工况分析研究的软件。前者以美国的 GSE System, 加拿大的Mapps和法国的Cory TESS等公司的产品为代表;后者包括美国Sandia国家实验室的 MELCOR , 美国爱达荷国家工程与环境实验室的SCDAP/RELAP.但是上述仿真系统结构复杂, 操作繁琐,

价格在百万至千万元人民币之间, 便携性差。为此, 美国MST公司开发了适用于不同堆型核电站模拟仿真与严重事故分析的小

型软件 PCTRAN, 该软件的价格约30万元人民币。

发展历程

PCTRAN 是美国Micro Simulation Technology(MST)公司和濮励志博士所合作发展的核电厂暂能事故快速分析软件，希望藉由个人电脑完成大型模拟器的大部分功能，以减少分析所需要的成本，并加快其模拟器速度以减少分析的时间。目前已针对台湾电力公司的4座核能电厂发展出4套相对应得PCTRAN程式，其中PCTRAN__ABWR就是核能四厂（进步型沸水式核能电厂）的对应版本。从1996年起，国际原子能机构把PCTRAN 作为每年先进堆仿真工作室的培训材料。

软件的介绍

3.1.软件的原理

PCTRAN是一款基于遵循减少热点进行瞬态分析PC仿真法则的软件。此套软件采用Microsoft Visual Basic 6.0所撰写完成，具有可互动的人性化操作界面，并搭配美国ComponentOne 公司所发展的ComponentOne 绘图元件，使 PCTRAN 具有即时绘制暂能趋势图的功能。

3.2.软件的特征

作为较出色的核电站模拟仿真与严重事故分析软件，PCTRAN具有以下特点：

①操作界面直观简便 PCTRAN 提供主控制界面和辐射剂量检测模拟界面。可在主控制面板上对各类控制设备进行直接操控,并可在辐射剂量检测模拟界面上看到厂区各区域的辐射剂量瞬时值和累计值。②输人输出格式多样化可采用Access,Excel 和即时曲线图格式。③仿真速度超实时正常工作步长为0.5s, 但能以2, 4 , 8和16倍的速度进行仿真运算。④初始条件、故障模拟

和回溯提供种自定义初始条件和20种核电站运行故障模拟, 基本囊括了核电站常见故障事故、设计基准事故和超设计基准事故。回溯功能可对事故瞬态过程进行回放, 对事故分析十分重要。

20种核电站运行故障事故（下表）

编码中文英文

1

热管LOCA

Loss of Coolant Accident(Hot)

2

冷管LOCA Loss of Coolant

Accident(Cold )

3

安全壳内蒸汽管道破裂Steam Line Break Inside Containment

4

安全壳外蒸汽管道破裂Steam Line Break outside Containment

5

丧失给水

Loss of Feedwater Accident

6

主电源丧失Main Steam Isolation

Valve Clousure

7

主泵失效转子卡死Loss of Flow(Locked

Rotor)

8

ATWS Anticipated Transient

Without scram

9

汽轮机脱扣

Turbine Trip

10

蒸发器管道破裂Steam Generator A Tube

Rupture

11

蒸发器管道破裂Steam Generator B Tube

Rupture

12

弹棒事件Inadvertent Rod

Withdrawal

13

落棒事件Inadvertent Rod

Insertion

14

慢化剂稀释Moderator Dilution

15

巧甩负荷Load Rejection

16

安全壳泄漏Containment Failure

17

燃料棒泄漏Fuel Failure at Power

18

安全壳内燃料操作失

误Fuel Handling Accident in Containment

19

辅助厂房内燃料操作

失误Fuel Handling Accident in Auxiliary Building

20

加辅助厂房内下泄管

道破裂Letdown Line Break in Auxiliary Building

程式的介绍

PCTRAN是利用具有物件导向，事件驱动的Microsoft Visual Basic 6.0程式所编写的软件。

关于PCTRAN_ABWR主要的热流，剂量计算，中子通量计算函式说明（下表）

控制面板：

左边方格为被动堆芯冷却应急系统。顶部为换料水池存储箱容器（IRWST）。IRWST中有两个被动剩余热移除热交换器（PRHR）。CMT:Core Makeup Tank(堆芯集成箱) ACC:Accumlators(累加器)

ADS:Automatic Depressurisation System(自动卸压系统)

PCCS:Passively Cooled Containment System(被动冷却控制系统)