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安全性是核电技术得以发展的关键因素之一。在核电站的设计中,必须分析核动力系统可能出现的瞬态和事故工况,目前世界上应用最广泛的分析手段是各种热工水力瞬态系统分析程序。
经过多年的试验验证和改进,这些程序具有良好的可靠性,但是由于核动力系统的复杂性,安全分析程序的使用需要提供大量系统结构及热工水力相关参数,并编写成输入文件的形式读入计算程序。由于输入文件结构复杂,容易出错。简化和优化使用者的数据输入编写工作,降低安全分析程序的使用门槛,就是本研究的目的。
本文以热工水力最佳估算程序RELAP5为例,采用统一建模语言(UML)及模块化、可视化、组态化建模的设计路线,设计并完成了RELAP5输入文件的可视化建模平台。该平台将核电厂系统部件封装成流体动力学模块、热结构模块、堆芯动力学参数模块和控制模块等标准模型库,并一一建立用户对话窗口。根据组态建模思想,通过调用库中模型可以形象直观地搭建完备的核动力系统模型节点图,进入每个节点可通过对话窗口输入数据完成建模工作。同时,还实现了建模过程中的错误检查,缺省值设定,工况设置,文件预览,工程的保存/打开,多用户合作等功能。该平台同时具有运行功能,可直接触发执行程序,进行稳态调试和瞬态计算。通过模型或数据的增减、替换,使用者可以根据实际情况修正或重新搭建系统模型结构图,模拟多种工况。
本文研究成果为核电站设计和分析工作人员提供了建模直观、学习简单、使用方便的电站数值建模工具,替代了传统的文本性文件输入建模方式,具有很好的应用价值,并可拓展电站安全分析的专业人员范围。