[发明专利]基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法及系统

权利要求书

1.基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据所需的核反应堆的堆芯的输出功率，匹配、计算经过核反应堆的堆芯后的冷却剂流量和冷却剂温度；

根据经过核反应堆的堆芯后的冷却剂流量和冷却剂温度，预分配与核反应堆的堆芯的输出端连接的各台换热器的换热功率；

根据流入到各台换热器中的冷却剂温度以及各台换热器的换热功率，对各台换热器所需的冷却剂的流量进行核算，得到每台换热器的流量设定值及冷却剂出口温度设定值；

将从核反应堆的堆芯中流出的冷却剂分配到各台换热器中；

监测运行后的每台换热器的流量，使流入到每台换热器的冷却剂的流量与换热器的流量设定值相等，并通过对运行后的每台换热器的流量进行微调，保证每台换热器的实际冷却剂出口温度达到换热器的冷却剂出口温度设定值；

根据微调后的每台换热器的入口处的冷却剂流量，确定经过核反应堆的堆芯实际的冷却剂流量，实现核反应堆的堆芯输出功率调控。

2.根据权利要求1所述的基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于：所述根据流入到各台换热器中的冷却剂温度以及各台换热器的换热功率，对各台换热器所需的冷却剂的流量进行核算，包括：

预先设置每台换热器的结构参数；

预先假定每台换热器的冷却剂流量；

根据流入到各台换热器中的冷却剂温度，调用各台换热器两侧冷却剂流体的物性函数及传热关联式，并根据热平衡方程式计算各台换热器的冷却剂出口温度T₂；

当所述各台换热器的冷却剂出口温度T₂与核反应堆的堆芯的冷却剂入口温度T₁之间差值的绝对值均小于一定值，则将预先假定的每台换热器的冷却剂流量作为每台换热器的冷却剂的流量设定值，并将每台换热器的冷却剂出口温度T₂作为每台换热器的冷却剂出口温度设定值。

3.根据权利要求2所述的基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于：还包括根据传热方程式以及热平衡方程式之间的关系，计算、校核每台换热器的实际冷却剂流量，并设定换热器内流体的最低流速；

根据计算所得的换热器内流体的实际冷却剂流量确定换热器内流体的实际流速，当换热器内流体的实际流速小于设定的换热器的最低流速，则关停所述主换热器模块中任意一台换热器，并重新计算所述主换热器模块中其余各台换热器中的实际冷却剂流量。

4.根据权利要求3所述的基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于：所述根据传热方程式以及热平衡方程式之间的关系，计算、校核换热器的实际冷却剂流量的方法为：

令：

其中k为换热器的总传热系数，其包括冷流体表面的传热系数、热流体表面的传热系数以及换热管壁的导热；

A为换热器内总的换热面积，其由换热器型式和几何参数求得；

Δt_m为对数平均温差，对于逆流式换热器，对数平均温差为：

其中Δt_max为换热器两端冷热流体的最大温差；Δt_min为换热器两端冷热流体的最小温差；

C_p为流体的定压比热容，其与流体的温度和压力有关；

Δt为冷、热流体的温差；

根据式(1)中的五个已知参数，求出换热器的实际冷却剂流量

5.根据权利要求4所述的基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于：当需要改变所述核反应堆的堆芯输出功率时，可根据改变后的核反应堆的堆芯的输出功率，对从核反应堆的堆芯中流出的冷却剂重新进行分配，使流入到的每一台换热器中冷却剂的质量流量逐步改变，使各台换热器的总功率逐步改变，且与核反应堆的堆芯的输出功率的变化步步耦合，实现对核反应堆的堆芯输出功率的连续稳定调节。

6.根据权利要求5所述的基于主换热器系统的核反应堆功率主动调控方法，其特征在于：根据所述各台换热器的实际冷却剂出口温度，对流入到每台换热器的冷却剂的流量进行反馈调节，通过调控各每台换热器中冷却剂的流量，实现主换热器模块的动态稳定。