压水堆核电厂虚拟仿真技术与实验

本书结合虚拟仿真技术，吸收了网络化控制技术、虚拟现实技术、Web技术等新的教学与科研成果，提供了核工程与核技术、能源动力工程等专业不同层次不同研究对象的实验。通过倡导理论学习与动手实践相结合、老师课堂演示与学生课后实验相补充的教学理念，涵盖了核电厂大部分设备和实验，积极探索将实验器材“搬”到课堂中，将实验室“搬”到学生宿舍中的方法，逐步将核电厂系统与运行、控制与仿真技术应用于虚拟仿真教学实践中，具有较好的针对性和新颖性。
本书依托武汉大学核电仿真研究中心建设的核电厂教学模拟机系统，可帮助学生及受训人员巩固和消化课堂上所学的相关知识，熟悉核电模拟机，提高动手能力和学习兴趣。其目的是使学生掌握核电模拟机启动、停堆、功率运行、故障运行等不同工况下的基本流程和方法，了解运行过程中存在的问题，培养学生独立处理问题和解决问题的能力。
本书可供核工程与核技术、能源动力工程、电气工程等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校相关专业师生参阅。

第一章 虚拟仿真技术简介 1
1.1 虚拟仿真技术基本理论 1
1.1.1虚拟仿真技术的定义 1
1.1.2虚拟仿真技术的特点 2
1.1.3虚拟仿真系统的分类 3
1.2 虚拟仿真对象建模 5
1.3 虚拟仿真系统的应用领域 6
1.4 虚拟仿真技术在核电教学中的应用 9
第二章 核电厂设备建模与仿真 15
2.1模拟机设备基本介绍 15
2.1.1教练员台 16
2.1.2操作员台 17
2.1.3总体流程图 18
2.2核电厂主要系统与设备 18
2.2.1反应堆堆芯 19
2.2.2主冷却剂系统 21
2.2.3化学和容积控制系统 21
2.2.4余热排出系统 24
2.2.5稳压器 25
2.2.6蒸汽发生器 27
2.2.7冷却剂泵 28
2.3 热力系统仿真建模基本介绍 29
2.3.1 系统建模与仿真的基本理论 29
2.3.2 系统建模与仿真的应用 34
2.3.3 核动力装置仿真技术的发展趋势 36
第三章 核电厂启动过程实验 39
3.1正常冷停堆向热备用状态过渡 39
3.1.1 启动准备 39
3.1.2将RCP升温到80℃ 40
3.1.3 将反应堆冷却剂系统升温到177℃ 40
3.1.4稳压器中形成汽腔 41
3.2 RRA隔离至热停堆状态 41
3.2.1 RRA隔离 41
3.2.2继续对RCP升温加压至热停堆状态 42
3.3 反应堆趋近临界和热备用 42
3.3.1 反应堆处于临界，功率低于额定功率2% 43
3.3.2将GCT-A切换到GCT-C 43
3.3.3 稳压器压力 43
3.3.4蒸汽发生器水位 44
3.3.5改SG供水由ASG切换至ARE 44
3.4汽机同步并网 44
3.4.1 功率提升到C20闭锁点(10%额定功率) 44
3.4.2汽机同步并网 45
3.4.3启动 45
3.5注意事项 47
3.5.1热停堆时系统的运行状态 47
3.5.2临界以前遵守的条件 47
3.5.3临界时注意事项 47
3.5.4监视轴向功率偏差 48
3.5.5稳压器水位 48
3.5.6蒸汽发生器水位 48
3.6思考题 49
第四章 核电厂停堆过程实验 50
4.1降负荷到汽机跳闸 50
4.1.1实验要求 50
4.1.2实验过程 51
4.2 降低核功率到热停堆 52
4.2.1实验要求 52
4.2.2实验过程 52
4.3 降温、降压和硼化 53
4.3.1实验要求 53
4.3.2实验过程 53
4.4 RRA系统投入运行到冷停堆 55
4.4.1实验要求 55
4.4.2实验过程 55
4.5思考题 56
第五章 核电厂故障过程实验 57
5.1 RCP系统故障 57
5.1.1实验原理 57
5.1.2步骤过程 60
5.1.3注意事项 65
5.1.4结果分析 65
5.1.5思考题 65
5.2 RCV系统故障 66
5.2.1实验原理 66
5.2.2操作步骤 67
5.2.3注意事项 70
5.2.4结果分析 70
5.2.5思考题 70
5.3 RRA系统故障 71
5.3.1实验原理 71
5.3.2操作步骤 72
5.3.3注意事项 73
5.3.4结果分析 73
5.3.5思考题 73
5.4 VVP系统故障 74
5.4.1实验原理 74
5.4.2操作步骤 75
5.4.3注意事项 76
5.4.4.结果分析 76
5.4.5思考题 76
5.5 ARE系统故障 77
5.5.1实验原理 77
5.5.2操作步骤 78
5.5.3注意事项 79
5.5.4结果分析 79
5.5.5思考题 79
第六章 核电厂虚拟换料过程实验 80
6.1实验目的 80
6.2实验基本原理 80
6.3实验主要设备 80
6.4实验学时及教学形式 80
6.5实验系统说明 80
6.5.1系统界面 80
6.5.2系统主界面说明 81
6.5.3菜单功能说明 82
6.6基本操作说明 84
6.6.1镜头运动基本操作 84
6.6.2快捷键说明 85
6.7实验换料操作规程 85
6.7.1顶盖吊离规程 85
6.7.2 卸燃料组件 93
6.7.3 乏燃料接收 95
6.7.4 装燃料组件 97
6.8实验注意事项 99
第七章 基于SimStore的核电厂二回路虚拟仿真平台 101
7.1 SimStore简介 101
7.1.1 MSP仿真平台 102
7.1.2 GView人机交互界面软件 103
7.1.3 GConsle考评系统 104
7.1.4 ThermBuilder热力系统软件 105
7.2 模块简介 106
7.2.1 两项箱体类模块 106
7.2.2 对流换热器类模块 111
7.2.3 阀件类模块 116
7.2.4 汽轮机类模块 120
7.2.5 其它模块 122
第八章 核电厂二回路操作实验 126
8.1 二回路启动至大力度优惠负荷 126
8.1.1 一回路充水，RCP升温至177℃，投入SG 126
8.1.2 一回路继续升温升压至热停堆15.5MPa,291.4℃ 139
8.1.3 反应堆至热备用状态 139
8.1.4 至功率运行状态 151
8.1.5 汽机冲转、发电机并网 156
8.2 二回路升功率至额定负荷 162
8.2.1 升功率至15%Pn 162
8.2.2 由15%Pn升功率至满负荷 165
8.3 功率摆动试验 167
8.4 甩负荷至厂用电实验 169
参考文献 171