10MW高温气冷堆三维仿真系统的研究

论文摘要

10MW高温气冷堆由清华大学核能与新能源技术研究院设计建造,于2003年初实现满功率运行。目前正在筹建一座200MW的高温气冷商用示范堆（HTR-PM）。作为第四代先进反应堆之一的高温气冷堆具有良好的固有安全性,可作为本世纪重点发展的商业堆。根据国家核安全法规,高温气冷堆必须配备专用的培训仿真机（全范围仿真机）,而目前国内外高温气冷堆全范围仿真机领域还是空白。因此,核研院启动了“高温气冷堆全范围仿真机”这一项目。论文在广泛调研国内外核电以及电厂仿真系统的现状和发展趋势的基础上,采用了先进的核电仿真技术和虚拟现实方法,设计并开发了基于OpenGL的HTR-10三维仿真系统。系统具有人机界面友好、仿真精度高、扩展性好等特点。论文的主要成果:1、构建了基于OpenGL的三维仿真平台,平台可以进行模型绘制、坐标变换、光照处理、纹理着色、用户事件响应等功能,用户可以操作键盘鼠标,在三维环境中漫游观测,并能与场景和模型进行交互。2、制作了高温气冷堆的三维实体模型。这些三维模型由引擎载入渲染,构成比较真实的堆体场景,直观的反映堆体结构和运行状态。3、仿真计算程序与仿真平台的接合。计算程序的计算结果传递给仿真平台,对数据和模型进行更新显示计算过程;配置信息和命令由平台发送给计算程序对计算过程进行控制,实现多种状况的仿真。4、辅助系统的开发。为弥补三维系统数据显示的缺点和增强数据处理分析功能,添加了辅助显示系统和数据后处理系统,对仿真数据进行多种方式显示和处理分析。论文建立的基于OpenGL的高温气冷堆可视化三维仿真系统,可以应用于高温气冷堆的设计、运行,对高温气冷堆的工程设计、安全分析有重要作用,并为操作和维修人员的培训以及各项研究提供帮助。论文所建立的思想和设计开发的系统结构对其它堆的仿真系统具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 国内外核电仿真技术的研究现状和进展
• 1.1.1 仿真技术在核电领域应用的主要类型
• 1.1.2 核电仿真技术的发展过程
• 1.1.3 我国在核电仿真领域的进展
• 1.1.4 国内外关于高温气冷堆仿真进展
• 1.2 课题研究的目的和意义
• 1.2.1 核能在我国未来的能源中的地位和作用
• 1.2.2 课题的研究目的和工程应用意义
• 1.3 论文主要工作
• 第2章 三维仿真系统总体方案研究
• 2.1 HTR-10 反应堆系统
• 2.1.1 高温气冷堆概述
• 2.1.2 HTR-10 系统特点
• 2.1.3 反应堆堆体
• 2.1.4 一回路系统及传热流程
• 2.1.5 二回路系统及传热流程
• 2.2 HTR-PM 简介
• 2.3 系统设计目标
• 2.4 总体方案研究
• 2.4.1 三维仿真平台
• 2.4.2 三维模型系统
• 2.4.3 辅助系统
• 2.5 系统运行环境
• 2.5.1 操作系统
• 2.5.2 系统硬件
• 2.6 系统开发环境
• 第3章 三维仿真平台
• 3.1 设计目标
• 3.2 仿真计算程序
• 3.2.1 仿真计算模型
• 3.2.2 仿真计算软件包
• 3.3 计算程序与三维平台的数据传输
• 3.3.1 数据传输
• 3.3.2 进程间通讯同步
• 3.3.3 计算程序与三维平台数据传输流程
• 3.4 OPENGL 介绍
• 3.5 三维平台的实现
• 3.5.1 工具选择
• 3.5.2 设计思想
• 3.5.3 平台功能
• 3.5.4 平台结构
• 3.5.5 用户界面
• 3.5.6 程序流程
• 第4章 三维模型系统
• 4.1 设计目标
• 4.2 设计思路
• 4.3 堆体部件信息的分离
• 4.4 模型制作
• 4.5 配置文件
• 4.6 平台与模型的结合
• 4.7 模型制作流程
• 第5章 辅助系统
• 5.1 堆模型编辑系统
• 5.2 辅助数据显示系统
• 5.2.1 堆芯参数
• 5.2.2 历史曲线分析
• 5.3 数据后处理系统
• 第6章 仿真结果
• 6.1 计算程序的仿真结果
• 6.1.1 稳态仿真计算
• 6.1.2 瞬态仿真计算
• 6.2 三维平台的仿真结果
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果