核反應堆動力特性及穩(wěn)定性1

1、1第四代核反應堆動力特性及穩(wěn)定性分析摘要引言動態(tài)特性和穩(wěn)定性是工程裝備的主要技術性能，他們反映了經(jīng)濟性、安全性和可操作性。許多系統(tǒng)的具有動態(tài)的表現(xiàn)。雖然有一些系統(tǒng)在操作在靜態(tài)模式下，但它們在某一瞬態(tài)時刻具有動態(tài)的行為。如核反應堆，在整個壽命期內，它是工作在穩(wěn)態(tài)條件下。但是當受到一些擾動時，反應堆就會出現(xiàn)一些瞬態(tài)的行為。為此，研究和理解它的一些動力學行為對安全分析和運行是非常有必要的。穩(wěn)定性是工程系統(tǒng)的另一個重要特性。顧名思義，它表征了系

2、統(tǒng)的穩(wěn)定度。如果一個系統(tǒng)受到外部擾動，系統(tǒng)應該返回到初始的穩(wěn)定狀態(tài)，也可以說是抗干擾性。相反地，不穩(wěn)定的系統(tǒng)會產(chǎn)生一個偏離初始的狀態(tài)。在一個既定的需求條件下進行優(yōu)化設計的系統(tǒng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性要高。特別是在核反應堆中，如果不穩(wěn)定性不能被控制和降低，最終會導致反應堆的失敗。因此分析和模擬反應堆的瞬態(tài)行為尤為重要。瞬態(tài)的行為通過時間尺度上的一些測量量來表征，通常是一個時間周期內一些瞬態(tài)參數(shù)的或參數(shù)發(fā)生一個重復振蕩。該時間周期（時間尺度）遠小于反應

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

4、視和發(fā)展，如果采取更先進的技術，來自核反應過程的廢物產(chǎn)量將更少。目前，核反應堆的建設擴張主要集中在亞洲，共有30個反應堆在建或已運行，其中在建的16座在發(fā)展中國家。中國有4座而且計劃在今后的十年中將建成20多座。印度在建的有7座，計劃在2020年增長7倍的數(shù)量。日本、巴基斯坦和朝鮮計劃持續(xù)擴展核動力。在亞太平洋區(qū)，越南計劃在2015年開建第一座核反應堆，印度尼西亞計劃在爪哇島上建造2座1000兆瓦的反應堆，泰國和馬來西亞也準備規(guī)劃建設。