中国核电工程有限公司华东分公司 浙江嘉兴 314300
摘要：压水堆核电厂在调试过程中，部分试验涉及到热力学计算，需要根据记录的温度、压力值得到流体的焓值、密度等物性参数进行后续的计算。由于记录过程的频率较高、时间较长，因而保存了大量的数据需要处理，现有的基于IAPWS-IF97标准公式编写的查询软件只能单次输入温度、压力值后，输出该状态下的物性参数，这种方法对于大量的数据会消耗较多的时间。对大量的数据取平均值后再查询物性参数，如果记录过程存在试验波动或者数据噪声，这样会降低计算结果的准确度。针对上述问题，试验准备阶段编制计算模板，通过调用物性函数单次查询大量数据，可以节约计算时间并提高结果准确度。
关键词：水与蒸汽物性参数；热平衡计算；能量流
前言
核电站运行安全要求高，涉及的系统和设备多，需要处理的信息流和计算的能量流较为复杂。一般根据各系统在线位点反馈的压力、温度、流量等流体物性参数信息，通过计算比容、焓值、导热系数等中间参数，得到热量、热流密度、功率等反映设备或机组状态的能量流，保障设备或机组实时处于安全运行的范围内。而中间参数的计算是影响结果精准度的重要因素，本文介绍水与蒸汽物性参数计算在热平衡试验中的应用，通过计算模板调用函数单次处理大量流体物性参数，进而提高试验结果精准度。
1.热平衡试验
反应堆热功率是堆内核燃料裂变释放出来的核能转换得到的热量，并通过一回来冷却剂带出堆芯。准确的测量热功率可作为其他试验的标定基准，计算核燃料的燃耗，降低核电厂成本，保证堆芯的安全运行。尤其电厂在功率逐步提升阶段进行的大多数试验都是以已知功率水平为基础的。所以，需要精确确定功率水平的方法。
热功率测量方法通常有：一回路冷却剂系统热平衡方法、二回路热平衡方法和堆芯功率分布测量三种方法。其中，本文针对二回路热平衡方法，编制计算模板，并解决数据计算过程中焓值、密度等物性参数的计算问题。
二回路热平衡计算是建立在每台蒸汽发生器（SG）二次侧焓平衡的基础上进行的，SG焓平衡再转换成堆芯热功率。堆芯热功率以三台SG一次侧作为闭口系统进行热平衡计算。在该闭口系统中传递给冷却剂的主要热量由堆芯产生，其他热量由主泵及其他设备运转产生的热量，如式1）中所示：
.png)
（1）
式中：
.png)
----堆芯热功率，MW/th；
.png)
----SG热功率，MW/th；
.png)
----除堆芯外其他热源输入
冷却剂系统的热功率，MW/th。
每台SG提供的热功率，以每台SG二次侧作为开口系统进行热平衡计算。在该开口系中，主给水流入SG被一回路加热的传热管加热，然后产生饱和湿蒸汽，蒸汽经过水汽分离器、干燥器、流量限制器后，降低湿度的干蒸汽流出SG。在运行过程中存在的腐蚀产物与活化产物，易在传热管与导板的间隙附着，引出连续的排管管线保障SG的水质，由此可得式2）：
.png)
（2）
式中：
.png)
----蒸汽热功率，MW/t；
.png)
----排污热功率，MW/th；
.png)
----主给水热功率，MW/th。
则堆芯热功率为：
.png)
----（3）
主给水、蒸汽及排污的热量
.png)
由焓值
.png)
及流量
.png)
可得：
.png)
（4）
式中：
.png)
----蒸汽、排污、主给水的焓值，kJ/kg；
.png)
----蒸汽、排污、主给水的质量流量，kg/s。
通过就地试验网络安装在二回路系统的高精度测量仪器对蒸汽、排污、主给水的压力、温度、流量等参数进行测量，计算中间参数焓值、密度得到SG及堆芯热功率。
2.数据计算模板
对于每组水与蒸汽的物性参数的计算，利用IAPWS-IF97标准公式编制的焓值、密度函数，在计算模板直接调用函数进行处理。如果记录的某组数据存在与实际情况不符的情况，可及时剔除避免影响结果的精准度，具体计算步骤如下：
.png)
图1 数据处理顺序
3.结果及分析
通过假设某次热平衡数据对该方法进行说明（1.取某SG主给水及蒸汽的4组数据；2.关闭SG排污的情况下；3.省略数据修正.）。在SG的水质满足运行限值的条件下，关闭SG排污管线，则排污流量为零，可对式4）进行简化方便计算。
对每组记录数据先取平均值再计算焓值作为方法1，及每组记录数据均计算焓值作为方法2，两种不同方法得到的热功率值进行对比：
.png)
其中1.假设数据中的第3组主给水压力为与实际情况不符；2.流量值为5组数据测量期间的平均值。
.png)
其中假设数据中的第3组主给水压力为与实际情况不符进行剔除。
4.总结
目前，本文仅对水与蒸汽的物性参数在计算模板中编辑调用函数，通过调用物性函数，能够直接处理大量的记录数据，并剔除与实际情况不符的数据组，避免单次查询节约时间并提高结果的精准度，在其他工况（氦气）的情况下，也可参考本文的处理方法。
参考文献：
[1]曹欣荣。核反应堆物理基础。原子能出版社，2011年1月，126-127。
[2]郑福裕。核反应堆物理基础。原子能出版社，2010年9月，83-90。
[3]The international association for the properties of water and steam. IAPWS industrial formulation 1997.
作者简介：
沈兴亮，男，工程师，中国核电工程有限公司华东分公司，浙江嘉兴海盐，主要从事核电站物理热工和核岛工艺调试。
朱峰，男，高级工程师，中国核电工程有限公司华东分公司，浙江嘉兴海盐，从事调试管理和核岛工艺调试。