为了提高10MW高温气冷堆循环的效率，由清华大学设计建造的二期工程采用氦气轮机闭式循环装置代替了一期的蒸汽轮机循环。氦气在堆芯被裂变能加热后，直接在氦气轮机中被转化为机械能带动发电机运转。目前由我国研制的闭式氦气轮机装置是世界上唯一的实物，且氦气轮机闭式循环装置的设计和运行仍处于经验积累的阶段，因此对氦气轮机闭式循环装置的仿真研究是必要的。本文以10MW高温气冷堆二期工程氦气轮机闭式循环装置作为研究对象，针对氦气轮机闭式循环装置中各部件——氦气轮机、氦气压气机、预冷器、间冷器、回热器、转子及管道等采用模块化建模的思想建立了数学模型。其中：反应堆堆芯模块，采用6组缓发中子的点堆模型来描述堆裂变过程，且按氦气在反应堆中的换热流程以及堆芯与其构件的换热划分换热子模块；板翅式回热器模块中回热器结构对其特性的影响体现在对其换热系数及阻力系数的影响上；氦气压气机模块采用平均截面法逐级进行建模，考虑流道形状对总压损失系数的影响，最后将其计算特性逐级叠加；氦气轮机模块采用准稳态法和曲线拟合相结合进行了建模；预冷器及间冷器模块中采用定常的换热系数和阻力系数进行计算。将上述的模型编写成Fortran程序，在Compaq Visual Fortran6运行环境下，应用10MW高温气冷堆二期工程氦气轮机闭式循环装置的设计参数及运行参数进行校验，分别对每个子模块仿真程序进行稳态及动态验证，确立模型及程序的正确性。并在此基础上，将各子模块仿真程序进行联调，完成整个氦气轮机闭式循环装置在额定运行工况下的稳态仿真及启动工况动态仿真。结果表明，本文建立的氦气轮机闭式循环装置仿真程序能够正确的反映其稳态及动态特性,能够为氦气轮机闭式循环装置的优化提供依据，并且在此基础上进一步研究控制特性。