以核安全级分散控制系统(Distribute Control System,DCS)为代表的核电厂仪控设备具有系统架构复杂、实现功能多、可靠性要求高的特点.利用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Enginierring,MBSE)的方法,从需求分析、架构设计、详细设计、系统确认等阶段,使用系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)模型重构核安全级DCS架构及所实现功能的模型.通过将SysML建模软件Rhapsody与其他工业设计软件结合,构建完整流程的自动化设计体系,提高了设计效率和准确率.

后备盘(BUP)主要作为核电厂主控制室数字化技术失效后的备用手段,用于安全停堆并将反应堆维持在冷停堆水平以及事故工况下处理.后备盘实现报警、显示和控制三类功能,其安全、可靠性对于保障反应堆安全停堆十分重要.开展对核电厂后备盘的辐射散热以及自然对流的热分析模拟,定量地对辐射换热以及自然对流在后备盘中所起的作用进行分析说明,掌握后备盘散热的机理.研究结果表明,通过仿真模拟得到的后备盘内部的最高温度在为60℃,满足电源模块最高运行温度70℃的要求;后备盘散热过程中辐射换热过程占据较大的比例,辐射换热与自然对流的比例大概为6∶1,空气自然对流对机柜本身造成的温升可以忽略;真实后备盘内部的结构件与线缆对自然循环散热以及辐射换热所造成的影响可以忽略.该研究结果与经验可以为复杂工况下的核动力仪控设备的散热分析提供参考.

反应堆保护系统是核电厂中非常重要的安全系统,主要用于保护反应堆、环境及人员的安全,属于核电厂1E级仪表控制设备,其自身的可靠性和安全性,对核电厂的正常运行起着至关重要的作用.其中反应堆保护系统架构对整个系统的可靠性、可用率和可维护性等起着关键作用.本文基于龙鳞(NASPIC)平台,根据反应堆保护系统的功能需求和设计准则,提出了一套较为完善合理、满足功能和设计准则要求的反应堆保护系统架构.同时根据架构设计搭建了"华龙一号"科研样机,并基于FTA/Markov可靠性分析方法,就搭建的保护系统科研样机进行了功能测试和可靠性分析计算,证明反应堆保护系统架构设计符合设计要求,为后续项目的系统架构设计提供参考.

共焦回旋行波管是一种采用新型高频结构的回旋器件,它能够工作在相对较高的工作模式,共焦波导通过衍射损耗抑制低阶模式,实现其模式选择特性.与此同时,由于共焦波导场分布的特点,采用共焦波导作为高频结构的回旋行波管的效率会有所降低.本文旨在研究共焦回旋行波管的注波互作用特点,针对共焦波导场分布的特性,在理论上采用特殊的电子注以提高其互作用效率.

传统的DCS(分布式控制系统)设计验证主要通过运行离散的测试脚本实现,该方法虽然简单易实施,但无法对连续变化的工艺系统进行有效测试,且测试脚本的完整覆盖性不易证明.该文设计了一套包括离散脚本测试、纯模拟方法与实物模拟方法的闭环验证体系,将DCS的组态算法通过仪控仿真平台与实物控制器的方式实现,分别与工艺系统过程模型组成闭环回路,验证控制效果.同时,仪控仿真平台与实物控制器的算法组态是独立实现的,可互为对比验证.各种验证方法的层层递进,逐步排查问题,结合成完整的验证体系,用于DCS的设计验证.以核电厂全厂工艺系统模型为被控对象,进行仿真和验证,实验结果证明了该验证方法的有效性.

核电厂数字化安全级仪控系统的T2定期试验对于保证其逻辑功能的可靠性具有重要作用.目前在数字化安全级仪控系统中,大多数主流产品都采用自动测试装置执行测试脚本的方式来实现T2定期试验.本文通过白盒测试结合核电行业特点的方式研究了一种用于T2定期试验测试脚本的设计方法,保证核电厂数字化安全级仪控系统逻辑功能的正确性,确保系统运行的可靠性.

专设安全驱动系统是核电厂安全级仪控系统重要组成之一,承担着重要的专设安全设备驱动功能.为了提高反应堆在维护期间的安全性,提出了具有2个冗余子组结构的专设冗余方案.通过对其结构分析,表明了专设冗余系统的的特点,维护方便,不影响安全功能.

本文对环形窄缝中三叶型节流元件的阻力特性进行了试验研究,获得环缝中不同开口角度 θ 的三叶型节流件的阻力系数.同时,利用ICEM对带有不同开口角度 θ 的三叶型节流件环形窄缝进行三维立体建模并进行结构化网格划分.选用重整化k-ε 湍流模型,利用Fluent软件进行三维流场模拟.结果表明:试验得到三叶型节流件的阻力系数随着开口角度增大而减小,且近似于指数函数变化;试验得到的不同开口角度 θ的三叶型节流件阻力系数与数值模拟结果吻合较好,相对误差在8％以内.

In order to analyse the propulsion performance of the mainstream ship's propeller in The Yangtze River route, this study's propeller is designed according to a certain prototype in The Yangtze River which is also taken as the research object in this study. Its propulsion performance in uniform flow and non-uniform flow are respectively analysed by CFD method; and the cavitation effect on propeller performance is also studied. Then the propeller thrust and torque under different speed are obtained; open water efficiency and pressure distribution on blade are calculated as well. The results show that the non-uniform flow has changed the flow field near the propeller, causing the propelling performance in the non-uniform flow is higher than the calculated value in the uniform flow at the same speed of advance. The thrust and torque of a single blade will fluctuate greatly at different circumferential positions, while for overall propeller, non-uniform flow has little influence on thrust coefficient and torque coefficient. The results also illustrate that SST model is more suitable for analysing the propulsion performance under cavitation effect. And the difference between these two cavitation models is subtle. It is found that the smaller the cavitation number is, the stronger the cavitation is and the greater the influence on propulsion performance is. Cavitation happens when advance ratio is relatively higher.

核电站数字化安全级DCS系统被称为核电站的"神经中枢",对安全、可靠性要求极高.在该系统中,参与执行停堆保护和专设安全设施驱动功能的数据是重要信息,与反应堆安全直接相关需要优先处理.本文通过深入研究安全级DCS的架构,提出主辅数据分流思想,优先保证与安全功能直接相关的主要数据安全可靠处理和传输,提高数字化安全级DCS的安全性、可靠性,进而有利于保证核电站的安全可靠运行.