基于EPICS架構(gòu)的熔鹽堆實時建模與仿真平臺開發(fā)及驗證

陳世超 李銳 左獻迪 劉海軍,3 虞凱程 程懋松 戴志敏

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

3（上?？萍即髮W 上海 201210）

由于熔鹽堆在固有安全性、經(jīng)濟性、核燃料資源可持續(xù)發(fā)展及防核擴散等方面具有顯著優(yōu)勢，被第四代核能系統(tǒng)國際論壇（Generation IV International Forum，GIF-IV）列為6種先進候選堆型之一［1］。其中液態(tài)燃料熔鹽堆是目前唯一采用流動的液態(tài)燃料鹽同時作為燃料和冷卻劑的反應堆，不同于傳統(tǒng)固態(tài)燃料堆，其具有獨特的運行原理和系統(tǒng)動態(tài)特性。

核電仿真系統(tǒng)的開發(fā)和運行過程中，建模與仿真平臺發(fā)揮關(guān)鍵作用。建模與仿真平臺不僅是仿真系統(tǒng)的支持平臺，能夠保證其正常運行，而且也是開發(fā)人員進行仿真系統(tǒng)開發(fā)的有效工具。目前國內(nèi)外已有多家知名仿真公司能夠為核電系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)提供實時的、高精度的建模與仿真系統(tǒng)和服務(wù)。美國GSE（Global Simulation & Engineering System）是全球領(lǐng)先的能源和工業(yè)過程仿真公司，主要為核電站、火電站、聯(lián)合循環(huán)電站、生產(chǎn)處理過程等領(lǐng)域提供仿真系統(tǒng)和服務(wù)。GSE建模與仿真系統(tǒng)廣泛應用于各大核電站全范圍模擬機［2］，主要包括實時仿真環(huán)境支持軟件SimExec、輔助系統(tǒng)建模套件（Java Agent Development Framework，JADE）、核反應堆熱工水力軟件（Reactor Excursion and Leak Analysis Program，RELAP5）和核反應堆堆芯動力學軟件REMARK。

美國Western Service Cooperation公司開發(fā)的3KEYMASTER建模與仿真平臺廣泛用于核電廠建模與仿真［3］，提供了功能強大的圖形工程站和實時仿真支持系統(tǒng)，具有友好便捷的用戶操作環(huán)境，可實現(xiàn)面向?qū)ο蠼?，并具有便捷的?shù)據(jù)記錄、圖形曲線生成能力。3KEYMASTER平臺包含了分布式控制系統(tǒng)仿真工具、配置管理系統(tǒng)和基于Web的教室智能輔導系統(tǒng)，并集成了美國核管會的嚴重事故分析程序MELCOR和愛達荷國家實驗室開發(fā)的反應堆事故瞬態(tài)分析程序RELAP-3D，提供實時可視化功能、嚴重事故分析、三維熱工水力和三維中子動力學建模功能。國內(nèi)清華大學在vPower仿真平臺的基礎(chǔ)上嵌入THERMIX/BLAST程序，開發(fā)了模塊式高溫氣冷堆示范電站工程模擬機［4］。中核武漢核電運行技術(shù)股份有限公司開發(fā)了大型建模與仿真平臺RINSIM，主要由仿真支撐軟件、教控臺軟件、動態(tài)仿真圖形及軟表盤開發(fā)工具軟件、圖形化建模調(diào)試工具軟件等組成，能夠提供實時仿真/分時開發(fā)環(huán)境，支持多用戶多任務(wù)，支持團隊并行開發(fā)，主要用于模擬機/仿真機的設(shè)計開發(fā)、調(diào)試、運行和維護全壽期支持，已成功應用于多個核電站或核反應堆［5-7］。

熔鹽堆系統(tǒng)是一個集反應堆物理、熱工流體、結(jié)構(gòu)力學、熔鹽化學、儀控等學科于一體的大型復雜系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)成熟的建模與仿真平臺不能直接用于液態(tài)燃料熔鹽堆實時建模與仿真。另外，核電建模與仿真平臺開發(fā)周期長，研制成本高，且需要長期技術(shù)積累。

綜合考慮平臺研發(fā)成本，自主可控，在同步輻射大科學裝置［8-9］和熔鹽堆實驗裝置［10-11］建設(shè)與運行過程中的技術(shù)積累，選擇基于開源的實驗物理與工業(yè)控制系統(tǒng)（Experimental Physics and Industrial Control System，EPICS）架構(gòu)研發(fā)開放式熔鹽堆實時建模與仿真平臺。本工作以EPICS作為熔鹽堆建模與仿真平臺的仿真運行支撐環(huán)境，擴展和集成具備實時動態(tài)交互功能的液態(tài)燃料熔鹽堆系統(tǒng)分析程序RELAP5-TMSR，集成先進的可視化控制與保護系統(tǒng)和人機交互界面建模與仿真軟件，研發(fā)液態(tài)燃料熔鹽堆建模與仿真平臺ThorTypography。并采用由美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory，ORNL)建造并運行的熔鹽實驗堆（Molten Salt Reactor Experiment，MSRE）實驗數(shù)據(jù)作為基準題，開展ThorTypography平臺正確性驗證和性能測試。

1 建模與仿真平臺開發(fā)

1.1 EPICS架構(gòu)簡介

1.2 建模與仿真平臺系統(tǒng)設(shè)計

基于EPICS分布式控制系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)，建立了液態(tài)燃料熔鹽堆建模與仿真平臺ThorTypography的軟件架構(gòu)。ThorTypography平臺的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由基于EPICS的建模與仿真支撐環(huán)境（主要包括：基于EPICS base的分布式實時數(shù)據(jù)庫；基于開源數(shù)據(jù)庫軟件PostgreSQL的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫；基于Qt C++開發(fā)的數(shù)據(jù)庫管理工具）、熱工流體系統(tǒng)分析程序、控制與保護系統(tǒng)、人機界面（監(jiān)控界面、歸檔數(shù)據(jù)顯示界面和報警監(jiān)控界面）、教控臺、報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)歸檔和管理配置等子模塊組成。OPI層的各應用程序之間通過EPICS 通道訪問CA協(xié)議相互連接和通信，使用IOC實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲和動態(tài)交互，實現(xiàn)開放式的ThorTypography綜合建模與仿真功能。以下將分別重點介紹主要程序和功能模塊。

圖2 ThorTypography軟件架構(gòu)Fig.2 Software architecture of ThorTypography

1.3 熱工流體系統(tǒng)分析程序

RELAP5系統(tǒng)分析程序的參數(shù)輸入和輸出均使用文本文件形式，不適用于動態(tài)實時仿真。核反應堆熱工流體系統(tǒng)分析程序模塊基于中國科學院上海應用物理研究所［14-16］開發(fā)的液態(tài)燃料熔鹽堆系統(tǒng)分析程序RELAP5-TMSR，依據(jù)ThorTypography平臺實時動態(tài)交互要求，在保證原有程序計算精度的前提條件下，結(jié)合CA協(xié)議規(guī)范，對其功能進行了一系列的改進和擴展。

1.3.1 軟件結(jié)構(gòu)重構(gòu)

將RELAP5-TMSR程序結(jié)構(gòu)進行分解以便于依據(jù)建模與仿真平臺實時計算要求進行計算流程改進，為后續(xù)的實時計算功能、動態(tài)交互功能和仿真過程控制功能實施奠定基礎(chǔ)。分解后的RELAP5-TMSR程序被分為初始化、瞬態(tài)計算以及后處理三個模塊。其中，初始化模塊包含程序的讀取、參數(shù)初始化以及瞬態(tài)計算參數(shù)設(shè)置；瞬態(tài)計算模塊包含熱工流體、中子動力學以及換熱等迭代計算函數(shù)；而后處理模塊包含數(shù)據(jù)清理、數(shù)據(jù)后處理以及程序終止。同時，瞬態(tài)計算模塊也被拆分為熱工流體動力學計算、熱構(gòu)件換熱計算、點堆中子動力學計算以及一維緩發(fā)中子先驅(qū)核（Delayed Neutron Precursors，DNP）輸運計算等模塊。

1.3.2 實時計算功能

ThorTypography平臺要求系統(tǒng)分析程序具備實時計算功能，即計算機實際處理耗用時間與所計算的物理問題時間保持一致。在進行實時計算功能改進之前，須確保RELAP5-TMSR程序計算速度達到超實時狀態(tài)，這是實時計算改進的前提條件。結(jié)合重構(gòu)后的RELAP5-TMSR，參考林萌等［17］給出的實時計算功能實施方法，改進了RELAP5-TMSR實時計算流程，實時版本程序RELAP5-TMSR-RT計算流程如圖3所示。其中，ΔT表示仿真交互時間步長，Δt表示RELAP5-TMSR計算時間步長（Δt<ΔT），t表示當前計算的累計t=∑Δti，T1和T2表示計算機當前時間。在每個仿真交互時間步開始時，記錄當前計算機時間T1，然后進行模型求解計算，判斷當前計算的時間點t是否達到仿真交互時間步長ΔT。若未達到，則繼續(xù)推進時間步進行模型求解，當達到ΔT后，記錄當前計算機時間T2，判斷計算機實際處理耗用時間(T2-T1)是否達到仿真交互時間步長ΔT，若未達到，則程序需進行休眠等待模式，直至計算機處理耗用時間與仿真交互時間步長一致，完成一次實時計算循環(huán)。當程序完成全部計算，滿足計算結(jié)束條件時，則自動退出計算循環(huán)，終止運行。

圖3 RELAP5-TMSR-RT實時計算流程Fig.3 Flowchart of RELAP5-TMSR-RT real-time calculation

1.3.3 動態(tài)交互功能

在基坑施工過程中，支撐軸力變化并不是單一不變的，其變化波動起伏但又存在一定規(guī)律，出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是由于外部環(huán)境、荷載、及現(xiàn)場施工情況等不斷變化。[6]因此，在整個監(jiān)測過程中，應對支撐軸力進行實時監(jiān)測，并記錄外部環(huán)境、現(xiàn)場施工進度等詳細信息，結(jié)合所記載信息對支撐軸力的變化進行科學嚴謹?shù)姆治?，準確的預測基坑變形趨勢并及時提出預警，為基坑工程安全施工進行有效的指導。

基于EPICS的CA實時數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議開發(fā)了包括數(shù)據(jù)獲取和推送功能的RELAP5-TMSR實時數(shù)據(jù)交互接口模塊，實現(xiàn)RELAP-TMSR與ThorTypography建模與仿真平臺間的實時數(shù)據(jù)傳輸。用戶只需要按照規(guī)定的輸入格式編制相應的輸入卡，接口模塊將根據(jù)用戶定義的輸入卡內(nèi)容，動態(tài)輸出和輸入?yún)?shù)，實現(xiàn)仿真平臺仿真參數(shù)的實時動態(tài)采集和輸出。

1.3.4 仿真過程控制功能

盡管RELAP5-TMSR具有重啟（RESTART）功能，但是一旦進入計算循環(huán)，RELAP5-TMSR程序并不能靈活地響應控制臺發(fā)出的運行、凍結(jié)、復位、快照和停止功能，用戶只能等待計算結(jié)束。因此，需要對程序進行仿真控制流程的改進。

對重構(gòu)后的RELAP5-TMSR進行仿真控制流程調(diào)整，如圖4所示。程序啟動后在每次循環(huán)過程中都將接收來自控制臺發(fā)出的指令。若控制臺發(fā)送凍結(jié)指令1（Freeze），則程序凍結(jié)在當前位置直至接收下一個指令；若控制臺發(fā)送運行指令2（Run），則程序進入下一個計算循環(huán)，首先從外部數(shù)據(jù)庫動態(tài)獲取控制參數(shù)進行計算，待計算完成后，再將熱工流體參數(shù)動態(tài)輸出給數(shù)據(jù)庫進行更新，最后進入休眠等待程序，完成一次實時循環(huán)計算，等待控制臺下一個指令；若控制臺發(fā)送快照指令3（Snapshot），則程序?qū)⑸梢粋€重啟文件，并將當前數(shù)據(jù)存入重啟文件中；若控制臺發(fā)送復位指令4（Reset），則程序調(diào)用重啟文件，將程序恢復到之前用快照保存過的狀態(tài)；若控制臺發(fā)送停止指令5（Stop），則程序?qū)⑼Ｖ惯\行。

圖4 RELAP5-TMSR-RT仿真控制流程Fig.4 Flowchart of RELAP5-TMSR-RT simulation control

1.4 控制與保護系統(tǒng)

RELAP5程序自帶的控制系統(tǒng)建模與仿真功能簡單有限，不適用于大型復雜、先進的控制系統(tǒng)建模與仿真。因此，通過集成技術(shù)成熟、功能強大的商業(yè)軟件Matlab/Simulink和開源軟件Scilab/Xcos軟件，擴展ThorTypography平臺的控制與保護系統(tǒng)建模與仿真能力。Matlab/Simulink和Scilab/Xcos采用圖形化建模方式，所建模型邏輯直觀，可讀性強，同時具有十分豐富的控制功能模塊庫，可供用戶直接使用或者進行二次開發(fā)，極大地提升了控制系統(tǒng)建模效率。

同樣地基于CA協(xié)議，通過進一步封裝LabCA接口，實現(xiàn)Matlab/Simulink和Scilab/Xcos與ThorTypography平臺的實時動態(tài)交互。在仿真系統(tǒng)運行過程中，Simulink和Xcos通過實時動態(tài)交互接口，讀取IOC實時數(shù)據(jù)庫中的RELAP5-TMSR輸出，經(jīng)由內(nèi)部的控制與保護邏輯計算處理后，再將熱工流體系統(tǒng)的控制參量寫入IOC實時數(shù)據(jù)庫中，以供RELAP5-TMSR讀取調(diào)用。循環(huán)上述流程，直到接收到教控臺的終止指令，結(jié)束實時交互仿真。

1.5 人機界面

開源軟件CSS（Control System Studio）［18］是由EPICS提供的OPI工具之一，用于開發(fā)人機界面。其主要特點包括：基于Java技術(shù)的跨平臺開發(fā)工具；提供豐富的組件可用于動態(tài)圖形功能的開發(fā)，如實時數(shù)值顯示、圖形顏色變化、尺寸和位置變化等；自定義圖形符號庫的開發(fā)，作為人機界面的基本圖符，并可反復使用；自我測試功能，以預覽圖形動態(tài)效果；可與過程模型的變量點隨時進行通信連接；與實時仿真運行環(huán)境保持獨立，可在仿真模型運行期間，在線修改人機界面。為滿足液態(tài)燃料熔鹽堆建模與仿真平臺需求，對CSS源代碼進行了重新編譯和功能擴展，集成了報警系統(tǒng)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL，開發(fā)了包含數(shù)據(jù)歸檔顯示、報警監(jiān)控和控制系統(tǒng)操作界面在內(nèi)的人機界面模塊。

如圖5所示，初步設(shè)計和開發(fā)了MSRE功率控制界面，仿真過程中各圖形組件可以通過接口程序讀取數(shù)據(jù)庫中的過程變量，圖形化實時動態(tài)顯示系統(tǒng)主要運行參數(shù)值，如控制棒棒位和堆芯功率的變化趨勢。通過控制組件按鈕可以觸發(fā)操作信號，模擬操作員的行為動作，如功率調(diào)節(jié)（自動或手動）、緊急停堆等，以實現(xiàn)人機交互控制。此外，設(shè)置了跳轉(zhuǎn)按鈕，便于在各層級監(jiān)控界面之間進行切換。

圖5 MSRE功率控制人機界面Fig.5 Human-machine interface of MSRE power control

2 建模與仿真平臺驗證

2.1 MSRE建模與仿真

由美國橡樹嶺國家實驗室設(shè)計建造的MSRE是目前世界上唯一成功運行的熔鹽堆，在其運行期間進行了大量實驗且保存了詳細的實驗數(shù)據(jù)［19］，這些實驗數(shù)據(jù)也成為了目前熔鹽堆系統(tǒng)分析工具開發(fā)和驗證的判定依據(jù)。

以MSRE的啟泵、停泵、自然循環(huán)和反應性引入實驗作為驗證基準題，對ThorTypography開展了初步驗證。驗證方案如下：分別單獨使用RELAP5-TMSR程序和使用仿真平臺ThorTypography對以上基準題進行建模與仿真，首先使用RELAP5-TMSR程序針對以上基準題進行建模和仿真，基準題中所涉及的中子物理-熱工-控制均由RELAP5-TMSR程序單獨完成；然后應用仿真平臺ThorTypography對相同基準題進行再次仿真計算，其中中子物理-熱工部分由改進后的系統(tǒng)分析程序模塊RELAP5-TMSR-RT建模，而控制與保護邏輯的建模與仿真則由ThorTypography的控制與保護模塊實現(xiàn)，二者通過EPICS/IOC實時數(shù)據(jù)庫完成實時動態(tài)交互仿真。仿真完成后，將兩次仿真結(jié)果與MSRE實驗值作比較，評估所建仿真模型精確性；同時對比兩次仿真結(jié)果是否吻合，以驗證ThorTypography各子程序模塊間動態(tài)交互仿真計算的正確性；監(jiān)測記錄針對各基準題仿真時，ThorTypography實際總的仿真計算時間是否與總的物理問題時間保持一致，同時監(jiān)測RELAP5-TMSR-RT程序每個仿真交互時間步長內(nèi)計算機等待時間是否大于零，以驗證ThorTypography的實時計算功能。RELAP5-TMSR的MSRE節(jié)點圖如圖6所示，主要的建模參數(shù)［20-21］列于表1和表2。

表1 U-233和U-235中子學參數(shù)Table 1 Neutronics parameters for U-233 and U-235

表2 MSRE主要設(shè)計參數(shù)Table 2 Main design parameters of MSRE

圖6 MSRE節(jié)點圖Fig.6 Node diagram of MSRE

各實驗基準題相關(guān)的控制與保護有：啟泵和停泵過程中，控制調(diào)節(jié)一回路熔鹽泵流量，同時控制控制棒的移動，使反應堆保持臨界狀態(tài)；自然循環(huán)期間，自然循環(huán)流量邊界條件，由控制與保護系統(tǒng)輸入；反應性引入實驗工況中，通過調(diào)節(jié)控制棒棒位來引入相應反應性值。以上控制與保護邏輯基于Matlab/Simulink實現(xiàn)，其中啟泵與停泵的控制與保護邏輯如圖7所示。Matlab/Simulink控制系統(tǒng)通過擴展的數(shù)據(jù)讀取模塊，從EPICS/IOC實時數(shù)據(jù)庫中讀取當前仿真時間、堆芯功率以及前一時間步的堆芯功率。其中，熔鹽泵流量由仿真時間與熔鹽泵流量的函數(shù)關(guān)系插值獲得；為保持啟、停泵過程中堆芯功率不變，計算前后時間步的堆芯功率偏差值，經(jīng)由比例-飽和-積分控制運算，轉(zhuǎn)化為需要由控制棒引入的反應性值（控制棒棒位也可由控制棒積分價值換算得到）。以上控制與保護邏輯計算結(jié)果，最后通過數(shù)據(jù)寫入模塊返還給數(shù)據(jù)庫，以供RELAP5-TMSR讀取。

圖7 啟泵、停泵控制與保護邏輯Fig.7 Control and protection logic of pump start-up and coast-down

2.2 正確性驗證

2.2.1 啟泵和停泵實驗

啟泵和停泵實驗是在MSRE裝載U-235燃料運行期間開展的［22］，由于實驗在反應堆零功率工況下進行，因此模擬計算過程中可以忽略溫度反饋效應。啟泵實驗初始時刻一回路燃料鹽處于靜止狀態(tài)，在t=0時刻，開啟一回路燃料鹽泵，燃料鹽流量加速上升，大約8 s達到額定流量，如圖8所示。由于燃料鹽的流動，部分緩發(fā)中子先驅(qū)核也隨之流出堆芯，造成反應性損失。損失的這部分反應性需要通過控制系統(tǒng)提升控制棒進行補償，以維持堆芯臨界。大約16 s后，當一回路中的DNP隨著燃料鹽再次流回堆芯，需要控制棒引入的反應性降低，經(jīng)過幾次波動后逐漸穩(wěn)定。

圖8 受保護啟泵實驗過程中控制棒引入的反應性變化Fig.8 Variation of reactivity inserted during protected pump start-up experiment

停泵實驗初始狀態(tài)一回路燃料鹽流量為額定流量，在t=0時刻，關(guān)閉一回路燃料鹽泵，燃料鹽流量大約在20 s后降低為零，如圖9所示。堆芯DNP的損失隨著燃料鹽流量的降低而減少，導致反應性升高，需要通過控制棒的下插來維持堆芯臨界。如圖8、9所示，仿真平臺ThorTypography實時計算結(jié)果和原有RELAP5-TMSR程序的超實時計算結(jié)果對比基本一致，并且與ORNL報告中的MSRE實驗數(shù)據(jù)吻合較好。

圖9 受保護停泵實驗過程中控制棒引入的反應性變化Fig.9 Variation of reactivity inserted during protected pump coast-down experiment

2.2.2 自然循環(huán)實驗

自然循環(huán)實驗是在MSRE裝載U-233燃料運行期間進行的［23］，反應堆初始功率為4.1 kW，控制棒棒位始終保持不變，一回路燃料鹽泵處于關(guān)閉狀態(tài)，僅依靠堆芯進出口溫度差導致的自然對流來驅(qū)使燃料鹽的循環(huán)流動，燃料鹽流量幾乎為零，反應堆維持穩(wěn)態(tài)。瞬態(tài)實驗是通過逐步增加空氣散熱器的散熱量，待反應堆達到新的穩(wěn)態(tài)，再進行下一步的變化。空氣散熱器散熱量的增加導致堆芯入口處燃料鹽溫度降低，由于燃料鹽和石墨的溫度負反饋效應，堆芯功率上升，進而引起堆芯進出口溫差增大，一回路自然循環(huán)流量上升。自然循環(huán)實驗過程中，堆芯功率隨時間變化如圖10所示。仿真平臺ThorTypography實時計算結(jié)果和原有RELAP5-TMSR程序的超實時計算結(jié)果對比基本一致，并且與ORNL報告中的MSRE實驗數(shù)據(jù)吻合良好。

圖10 自然循環(huán)實驗堆芯功率變化Fig.10 Variation of core power during the natural circulation experiment

2.2.3 反應性引入實驗

反應性引入實驗是在MSRE裝載在U-233燃料運行期間開展的［24］，在1 MW、5 MW和8 MW三種不同功率水平工況下，分別階躍引入2.48×10-4、1.9×10-4和1.39×10-4反應性，導致堆芯功率急劇上升，進而堆芯溫度升高。過程中由于燃料鹽和石墨的溫度負反饋效應，減緩了堆芯功率達到峰值前的上升速度，在達到峰值以后功率開始逐漸下降至初始功率水平。反應性引入實驗的功率響應結(jié)果如圖11~13所示，仿真平臺ThorTypography實時計算結(jié)果和原有RELAP5-TMSR程序的超實時計算結(jié)果對比基本一致，與ORNL報告中的MSRE實驗數(shù)據(jù)在整體趨勢上較為符合。

圖11 1 MW條件下階躍引入2.48×10-4反應性后功率響應Fig.11 Power response after a 2.48×10-4 step insertion of reactivity at 1 MW

圖12 5 MW條件下階躍引入1.9×10-4反應性后功率響應Fig.12 Power response after a 1.9×10-4 step insertion of reactivity at 5 MW

圖13 8 MW條件下階躍引入1.39×10-4反應性后功率響應Fig.13 Power response after a 1.39×10-4 step insertion of reactivity at 8 MW

2.3 實時性驗證

監(jiān)測記錄仿真平臺在針對不同實驗基準題進行仿真測試時所耗用的總的實際仿真時間，同時記錄RELAP5-TMSR-RT程序在每個交互時間步長（0.1 s）內(nèi)的等待時間，與總的物理問題時間共同列于表3。仿真平臺的實時計算功能改造要求原有程序需具備超實時計算能力。從表3中可以看出，在0.1 s的仿真交互時間步長內(nèi)，各基準題的最小和最大等待時間大于0 s且小于0.1 s，滿足實時計算功能改造的前提要求。同時，監(jiān)測得到的總的實際仿真時間與總的物理時間同步一致，表明仿真平臺的實時計算功能得以實現(xiàn)。

表3 實時仿真測試結(jié)果Table 3 Test results of real-time simulation

3 結(jié)語

為滿足液態(tài)燃料熔鹽堆實時建模與仿真需求，改進了RELAP5-TMSR程序?qū)崟r動態(tài)交互功能，擴展了可視化控制與保護系統(tǒng)模塊?；贓PICS架構(gòu)，配置了仿真運行支撐環(huán)境，通過EPICS CA的API，將RELAP5-TMSR-RT系統(tǒng)程序、可視化控制與保護系統(tǒng)以及圖形化人機交互界面模塊進行集成，開發(fā)了適用于液態(tài)燃料熔鹽堆的開放式實時建模與仿真平臺ThorTypography。并以MSRE實驗為基準題，對仿真平臺ThorTypography進行了正確性驗證和實時性計算功能測試。建模與仿真平臺計算結(jié)果與原版的RELAP5-TMSR程序計算結(jié)果一致并與MSRE實驗數(shù)據(jù)吻合良好，驗證了建模與仿真平臺的正確性；實時性測試數(shù)據(jù)顯示，建模與仿真平臺滿足實時仿真計算要求。建模與仿真平臺ThorTypography適用于液態(tài)燃料熔鹽堆實時動態(tài)交互仿真，為液態(tài)燃料熔鹽堆設(shè)計優(yōu)化，運行控制，操作培訓等提供了有效的支撐工具，具有重要的工程參考價值。

作者貢獻聲明陳世超負責實時建模與仿真平臺開發(fā)及驗證，數(shù)據(jù)處理、分析及文章撰寫；李銳負責軟件技術(shù)支持；左獻迪負責研究輔助指導；劉海軍負責可視化呈現(xiàn)；虞凱程負責提出文章修改建議；程懋松負責提出研究思路，文章審閱與修訂；戴志敏負責研究方案指導、研究進度監(jiān)督以及研究項目資金支持。