核电站工艺流程组态仿真平台的开发

智慧园区 2021-09-10 16:52:51

自1954年俄罗斯小型Obninsk工厂成为第一个为电网供电以来，目前全球有667座核电站。其中正在运行的有31个国家的400座反应堆。对于有些国家而言，核能提供低碳能源，减少了对高污染的化石燃料的依赖。它的工作原理是：用铀制成的核燃料在反应堆内进行裂变并释放出大量热能；高压下的循环冷却水把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽，推动发电机旋转。

核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

图扑（Hightopo）自主研发了强大的基于HTML5的3D可视化系统，为核电站核电站发电的工作原理提供了丰富的展示效果。

整体场景以及交互预览：

通过点击各个部位的名字，便可得到部位的信息，并显示在相应的面板上，且隐藏上一个显示的面板，没有面板信息的名字只做高亮处理。

系统分析

主泵

如果把反应堆中的冷却剂比作人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。图扑通过闪动的光亮来展示其工作状态。

反应堆

稳压器

又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。压力上升过程中，我们加入了波动的效果以展示稳压器内压力的变化。

蒸汽发生器

它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。如图，上部分圆形转动时，气泡根据大小不同上升的速度也不相同；中间传送带的走动更加清晰的展示了正在工作；底下水位升降时，水波也在动作，使整体效果更为贴切。

由蒸汽发生器产生的水蒸汽进入汽轮机膨胀作功，将蒸汽的热能转变为汽轮机转子旋转的机械能。汽轮机转子与发电机转子两轴刚性相连，因此汽轮机直接带动发电机发电，把机械能转换为电能。

作完功后的蒸汽（乏汽）被排入冷凝器，进行冷却凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器预加热，再由给水泵将其输入蒸汽发生器，从而完成了汽轮机工质的封闭循环，我们称此回路为二回路。循环冷却水二回路系统与常规火电厂蒸汽动力回路大致相同，故把它及其辅助系统和厂房统称为常规岛（CI）。

凝结水泵

中间风扇转动表示工作正在进行，根据管道内运动方向来决定风扇的逆时针或者顺时针的转动情况。

换料水箱

通过水位的升降来展示；同理展示的还有辅助给水泵、地坑等。

低压加热器

每个加热器的位置推达点不同，在视觉上更逼真、更有科技感的效果，同理展示的还有高压加热器。

碳酸箱

我们增加了水的波动效果，让动画更加形象地展示了这种类型的箱体的工作状态。同理展示的还有除盐水箱、化学药物混合罐、容控器等。

除氧器

下部分水位升降时带动水波动，上部分的氧气根据形状的大小移动速度也不相同。

综上所述，核能发电包括核能→热能→机械能→电能的能量转换全过程。

实现价值

核电系统是一个非常复杂的工业系统，代表着我们国家综合工业实力，是大国竞争的阵地。核工业是高科技的战略产业，是国家安全的重要基石。在这样一种综合效应的考虑之下，核电应该是大国战略的必然选择。

总结

近年来为实现核能的长远可持续性发展，世界各国提出了许多新概念的反应堆设计和燃料循环方案。最新提出的第四代核电站的性能要求以及美国最近颁布的新的能源政策，都贯穿一条主线，就是要提高安全性、改善经济性，在满足确定的安全要求的条件下，争取最好的经济性。所以将来的核电必然更加普及更加安全，大众应对核电充满信心。

...全文