背景介绍

小型模块化反应堆是指单堆发电功率不超过300 MW的反应堆。与大型核电站相比，小型模块化核电站具有尺寸小、可模块化生产等特点，可用于发电、制氢、海水淡化、炼钢、石化产业等多种工业领域。核电站运行中不会始终维持在额定工况，因此了解核电站变工况特性对电厂优化和热力性能提升具有重要意义。使用EBSILON软件对电站热力系统开展变工况特性分析，与现场实验和CFD数值模拟等方法相比更加方便、快捷。

研究方法

本文使用EBSILON软件，对某小型模块化核电站二回路系统进行建模及精确性验证。系统主要包括2台蒸汽发生器、汽轮机、1台冷凝器、5台回热加热器、1台除氧器和水泵等。在30%~100%额定工况范围内，定量分析了功率水平、汽轮机背压、回热加热器切除方式等因素对电站热力性能的影响。图1为系统的EBSILON模型。

图1 该小型模块化核电站二回路系统的EBSILON模型

成果简介

本文研究的主要结论如下：

（1）功率水平会对多项热力性能参数产生影响，100%额定工况下二回路系统热力性能最好。当功率由100%降至30%额定工况时，发电效率降低5.427%，热耗率增加1210.487 kJ·(kW·h)−1。

（2）适当降低汽轮机排汽参数有利于系统性能提升。以100%额定工况为例，若汽轮机背压设计值下调2 kPa，则发电效率提高1.444%，热耗率降低272.338 kJ·(kW·h)−1，发电功率增加7.120 MW。

（3）高压加热器全部切除比高、低压加热器部分切除对系统的热力性能影响更大。高加全部或部分切除将导致主给水温度降低30 °C以上，但切除低压回热加热器L1基本不影响主给水温度。

研究可为了解小型模块化核电站二回路系统变工况特性提供参考。

作者简介

王鑫，硕士研究生。研究方向为高温气冷堆核电厂变工况特性。

邮箱：xin-wang21@mails.tsinghua.edu.cn

曲新鹤，助理研究员，博士。研究方向为高温气冷堆透平直接循环、联合循环特性研究，高温气冷堆能量综合利用研究。

邮箱：qxh2018@mail.tsinghua.edu.cn

文章信息

王鑫,赵钢,曲新鹤等.某小型模块化反应堆核电站二回路系统变工况特性[J/OL].清华大学学报(自然科学版):1-9[2023-10-09].https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.26.039.

期刊介绍

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《清华大学学报（自然科学版）》被多家国际性文献检索机构如Ei、CA、MR、РЖ、INSPEC、Zbl等及国内多家全国性文献检索机构如中文核心期刊要目总览、CSCD、CNKI 等收录。1999、2003年荣获第一、二届国家期刊奖，2005年荣获第三届国家期刊奖提名奖，2010、2013年荣获第二、三届中国出版政府奖期刊奖提名奖，2009年被评为“新中国60年有影响力的期刊”，2013、2015、2017年荣获全国百强科技期刊。