核反應(yīng)堆動(dòng)力特性及穩(wěn)定性1

1、1第四代核反應(yīng)堆動(dòng)力特性及穩(wěn)定性分析摘要引言動(dòng)態(tài)特性和穩(wěn)定性是工程裝備的主要技術(shù)性能，他們反映了經(jīng)濟(jì)性、安全性和可操作性。許多系統(tǒng)的具有動(dòng)態(tài)的表現(xiàn)。雖然有一些系統(tǒng)在操作在靜態(tài)模式下，但它們?cè)谀骋凰矐B(tài)時(shí)刻具有動(dòng)態(tài)的行為。如核反應(yīng)堆，在整個(gè)壽命期內(nèi)，它是工作在穩(wěn)態(tài)條件下。但是當(dāng)受到一些擾動(dòng)時(shí)，反應(yīng)堆就會(huì)出現(xiàn)一些瞬態(tài)的行為。為此，研究和理解它的一些動(dòng)力學(xué)行為對(duì)安全分析和運(yùn)行是非常有必要的。穩(wěn)定性是工程系統(tǒng)的另一個(gè)重要特性。顧名思義，它表征了系

2、統(tǒng)的穩(wěn)定度。如果一個(gè)系統(tǒng)受到外部擾動(dòng)，系統(tǒng)應(yīng)該返回到初始的穩(wěn)定狀態(tài)，也可以說(shuō)是抗干擾性。相反地，不穩(wěn)定的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)偏離初始的狀態(tài)。在一個(gè)既定的需求條件下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性要高。特別是在核反應(yīng)堆中，如果不穩(wěn)定性不能被控制和降低，最終會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆的失敗。因此分析和模擬反應(yīng)堆的瞬態(tài)行為尤為重要。瞬態(tài)的行為通過(guò)時(shí)間尺度上的一些測(cè)量量來(lái)表征，通常是一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)一些瞬態(tài)參數(shù)的或參數(shù)發(fā)生一個(gè)重復(fù)振蕩。該時(shí)間周期（時(shí)間尺度）遠(yuǎn)小于反應(yīng)

3、堆燃料循環(huán)時(shí)間，而遠(yuǎn)大于反應(yīng)堆噪聲變化的時(shí)間尺度。反應(yīng)堆瞬態(tài)行為研究主要是分析在外部擾動(dòng)下，反應(yīng)堆狀態(tài)的瞬時(shí)變化，反應(yīng)堆功率隨冷卻溫度、注入堆芯的流量、控制棒移動(dòng)造成反應(yīng)性改變等的變化情況。針對(duì)更潔凈能源、核廢料處理等提出的第四代核反應(yīng)技術(shù)，雖然概念設(shè)計(jì)有多種，但其動(dòng)態(tài)特性分析鮮有，本文在調(diào)研的基礎(chǔ)上總結(jié)了能源的需求背景，第3圖1不同國(guó)家核電所占的比重核能被作為一種電力資源，同時(shí)也為可持續(xù)能源發(fā)展提供了一種途徑。隨著對(duì)核廢物管理上逐步重

4、視和發(fā)展，如果采取更先進(jìn)的技術(shù)，來(lái)自核反應(yīng)過(guò)程的廢物產(chǎn)量將更少。目前，核反應(yīng)堆的建設(shè)擴(kuò)張主要集中在亞洲，共有30個(gè)反應(yīng)堆在建或已運(yùn)行，其中在建的16座在發(fā)展中國(guó)家。中國(guó)有4座而且計(jì)劃在今后的十年中將建成20多座。印度在建的有7座，計(jì)劃在2020年增長(zhǎng)7倍的數(shù)量。日本、巴基斯坦和朝鮮計(jì)劃持續(xù)擴(kuò)展核動(dòng)力。在亞太平洋區(qū)，越南計(jì)劃在2015年開(kāi)建第一座核反應(yīng)堆，印度尼西亞計(jì)劃在爪哇島上建造2座1000兆瓦的反應(yīng)堆，泰國(guó)和馬來(lái)西亞也準(zhǔn)備規(guī)劃建設(shè)。