核电仪控系统散热性能模拟分析与试验研究

李艳阳 许惠民

海南核电有限公司 海南省昌江县 572733

摘要：核电厂以核裂变所产生的能量作为基础，经过一系列的转化最终成为人们所需的电能。在核电厂内部仪控系统类似于人类大脑的“中枢神经”系统，能够实现对核电厂各个部分运行情况的有效调控，满足核电厂的日常生产运行所需，是满足人们日益增长的能源使用需求的关键途径。在这一过程中核电仪控系统的散热性能发挥着极大的作用与价值，是平衡各个部分运行稳定性和安全性的关键所在。基于此，本文将对核电仪控系统散热性能模拟分析与试验展开研究。

关键词：核电仪控系统；散热性能；模拟分析；试验研究

前言：

核电厂虽然能够满足人们的用电需求，并且减少对周围环境的污染，但其本身存在着较强的辐射性，如果出现温度异常等问题，将极容易导致放射物质的泄露，这对于核电厂周围的自然生态环境健康以及核电厂内部工作人员的人身安全而言都是不小的伤害，因此在新时期人们应当对核电仪控系统散热性能的优化重视起来，积极的落实相关完善措施，提升核电仪控系统的散热性，更好的满足核电厂的运行与发展需求。由此可见，对核电仪控系统散热性能模拟分析与试验进行探究是十分必要的，具体策略综述如下。

一、核电仪控系统散热性能优化的必要性

（一）满足日益增长的需求

在新时期我国的各个行业都得到了崭新的发展机会，在规模上实现了有效的扩展，在这样的情况下人们对核电站供电的需求必然会出现大幅度的增加，想要满足人们日益增长的诉求，就必须提高核电厂的运行效率，通过不间歇运行的方式为城市发展提供足够的电能。而在这一高频运行模式下核电厂系统内将会产生大量的热能，如果不及时的落实冷却措施，降低核电厂系统内的温度，将极容易引发核事故的出现，对当地的自然生态环境以及人们的身体健康构成极大的威胁。因此加强对核电仪控系统散热性能的优化是人们日益增长的需求下的必然发展趋势，具有较高的实施必要性。
（二）提高核电厂安全性

在人们需求的日益增长在，核电站建设得到了极大的支持，这使得当今时代背景下我国的核电站数量大幅度增多，核电站的规模也随之扩大。这虽然有效的满足了人们对能源的使用需求，但也同时让核电站系统构成的复杂程度大大增加，为核电仪控系统控制带来了较大的压力，一旦出现温度异常升高问题将极容易引发大型核泄漏事故，不仅会导致周围的动植物的生命受到威胁，还会带来持续性的伤害，在很长一段时间内被辐射地区的自然生态环境都无法恢复到正常的状态，且辐射区域不再适合人类居住，处于长期的隔离状态中，呈现出持续性的负面影响。因此升级核电仪控系统散热性能十分重要，相关工作人员应当对此重视起来，积极的落实优化举措，以保障核电站能够持续性的发挥良性影响力，为我国社会在新时期的持续与稳定发展保驾护航。

二、核电仪控系统散热性能模拟分析与试验

（一）核电控制系统机柜模型与散热仿真分析

在核电控制系统机柜模型与散热模拟中机柜风道布置与机柜散热仿真计算模型构建是最为核心的部分，对模拟实验结果的影响极大，以下将从这两个方面入手对核电控制系统机柜模型与散热仿真展开分析：第一，核电控制系统机柜风道布置。目前核电仪控系统中最常使用的为“前后进出”式的散热模式，能够让冷空气进入机柜的前门，形成对机柜内部的有效降温，从而达成散热目的。在这一部分的模拟中研究人员应当加强对冷空气前后进出情况的追踪，以此作为基础进行散热性的相关调整。第二，核电控制系统机柜散热仿真计算模型。在核电仪控系统散热性能模拟计算中应当先选择合适的计算方法，获得精准的计算数值，而后相关工作人员应当及时的对计算数据进行分析与研究，提炼出核电仪控系统温度、气流等方面的分布信息，最终整合出温度分布云图，为基于机柜系统的计算结果分析与器件安全性分析提供可靠的参考依据，推动核电仪控系统散热性能模拟计算优质效果的呈现。此外，在模拟计算的过程中相关研究人员还应当注意核电仪控系统芯片的温度控制，虽然芯片不会对散热插件的性能形成较大的影响，但各个插件的分布情况却会影响核电仪控系统芯片的控制情况，间接导致散热插件的运转。因此，研究人员应当积极开展插件分布方面布置实验，以保障核电仪控系统散热性能能够在模拟中得到不断的优化，最终达到预期标准，实现核电仪控系统散热性能模拟试验的有效性，为核电站的稳定与安全运行保驾护航。

（二）样机温度实测分析

1.测试方法及设备

在按照相应试验数据制作出样机后，还需要开展进一步的试验，通过反复测试的方式提升设备的精准度和应用可靠性，最终达成提升核电仪控系统散热性能的目的，保障核电厂运行的稳定性和安全性。经过分析与整合以下将从测试方法和设备的角度对样机温度实测展开研究：第一，研究人员应当完全以正常运行设备的功能进行样机的配置，以保障实测结构能够更具有参考价值。一般情况下机柜中会存有五个功能机箱，采取挡板阻隔的方式区分机柜的前端和后端。在为电机接通电源后研究人员需要将其放置在准备好的实验环境中，进过长期的运行情况记录的方式呈现出机柜内部的芯片的温度变化情况，让样机温度实测的效果得到有效的提升，更为直观的反应核电仪控系统散热性能，实现模拟的有效性。最后，在测试的过程中为保障测试结果与实际机柜运行效果之间的差异性维持在最小的范围之内，还应当从细节处入手，加强对实验环境中的温度、湿度等方面的控制，然后将温度传感器放置在核电仪控系统的发热器构件上，以保障数据采集的精准性，实现样机温度实测的准确性。第二，核电厂还应当对数据采集周期的设置重视起来，依据核电仪控系统散热性能实际需求进行环境的模拟后，将数据采集程序中的采集周期设置为10秒间隔，并且设置相对应的记录程序，以保障每一次的采集结果都能够得到有效的存储，让这些数据可以发挥更大的参考价值，为核电仪控系统散热性能的优化提高可靠的支持力量。

2.测试结果与仿真计算结果对比

温度数据的采集通常会维持在一个半小时左右，在获取到样机温度数据后研究人员需要以相关计算机作为基础进行数据的分析与整合，获得更为直观的监控信息，在这一环节大多会存在温度计算值和温度测试值之前存在着一定的差异性，且这一差值大多维系在四到六度之间，而导致这一差值出现的根本原因则在于核电仪控系统散热性能模拟的注意力大多集中在机柜极端配置上，进而使得模拟测试的机柜配置要高于实际机柜配置，在这样的情况下所测得的核电仪控系统散热性耗能必然也会随之增加，相应的计算结果也就更高，研究人员可以从温度差入手，进行相应的转换运算，获得更具参考价值的信息，实现核电仪控系统散热性能模拟的有效性，让模拟实验的结果得到更多的人认可。此外，在核电厂内事故工况下的核电仪控设备与一般工况下的核电仪控设备运行结构上并没有较为明显的差异性，但在温度上却会呈现出较为鲜明的不同点，因此研究人员应当将核电仪控系统散热性能模拟环境温度控制在55摄氏度的范围之内，以保障模拟环境下的实验结果能够更为接近真实环境下的设备运行情况，为核电仪控系统散热性能研究提供更为可靠的数据支持，实现模拟实验研究的有效性。

结束语：

综上所述，核电厂不仅在功能方面有着较大的优势，在减少碳排放、节约能源、保护自然生态环境等多个方面也有着不小的作用价值，因此在新时期实现了较广范围上的高效使用。不过想要让核电厂持续的发挥良性作用，推动我国的和谐与稳定发展，还应当对核电仪控系统散热性能的优化重视起来，从核心入手积极的开展模拟分析与试验工作，为核电厂在新时期的长期发展保驾护航。

参考文献：

[1] 王小洁,王玫,高鸣源.基于热仿真分析的嵌入式工控机造型 优化与研究[J].机械,2019,46(3):74-80.

[2] 汪嘉琪,朱茂桃.不同模块电装散热性能实验性研究[J].电子制作,2014,(11):42-43.

[3] 万彦辉,潘剑锋,周俊,等.微热光电系统整体性能的试验研究[J].小型内燃机与摩托车,2011,40(5):14-17.