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反应堆堆芯及主冷却系统是核动力装置的核心部分,系统的仿真计算主要采用以“控制体”概念为基础的建模方法,如Relap5、THEATRe等大型热工水力软件。这种建模方法的特点是模型的求解速度和计算精度与控制体数目有关,控制体数目越多,计算结果准确性越好,但是计算耗时会增加。模块化建模方法具有开发周期短、建模精度高、模型修改容易、资源利用率高和节省计算费用等优点,已经在航空航天、船舶制造和核能开发等领域得到广泛应用。但是由于反应堆主冷却剂系统具有多变量、大惯性、非线性、分布参数和时变等特点,为了保证计算稳定性和结果收敛性,该反应堆主冷却剂系统很少采用模块化建模的方法。本文的研究目的就是针对反应堆主冷却剂系统进行接口松耦合方案研究,分析研究适用于该系统的模块化建模方法。首先利用热工水力仿真程序THEATRe分别建立了反应堆主冷却剂系统设备模块的仿真模型,包括堆芯物理-热工模型、自然循环蒸汽发生器模型、直流蒸汽发生器模型、稳压器模型和主泵模型,各模型的求解方法采用节点动量节点压力方法(NPNM),该方法不但稳定性好,还能提高收敛速度;其次,针对反应堆主冷却剂系统的结构特点,对模型模块接口的松耦合方案进行分析和研究,选取了适用于反应堆主冷却剂系统的边界条件、稳压器数据传递与波动流量计算方法、物理-热工耦合方案和数据交换频率,并利用该耦合方案搭建了反应堆主冷却剂系统模块化仿真模型,并进行模型时间推进方案和收敛方案的研究。最后,利用模块化模型与传统模型进行了稳态和瞬态工况的对比验证,包括变负荷工况、慢反应性引入事故工况和失流事故工况(LOFA)等。此外,为了满足未来反应堆主冷却剂系统精细化模型实时计算的要求,本文基于模块化技术,利用MPI技术搭建多机(节点)分布式仿真平台,并将THEATRe程序进行修改和移植,使模型能够满足并行化计算的要求,并根据模型的复杂程度进行任务分配,实现了反应堆主冷却剂系统的并行化实时仿真。