2024, 45(3): 1-13.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0001
摘要:
反应堆退役是需要重点关注的核设施退役工作之一。本文总结了全球反应堆退役情况；提出了广义的退役技术概念，构建了由退役管理及总体技术、退役专用技术和共性支撑技术构成的反应堆退役技术体系；对政策法规和标准、技术路线、工程管理等退役管理及总体技术进行了论述；对安全停闭、特性调查、去污、切割拆除拆毁、废物管理、退役终态管理等退役专项技术进行了分析；对数智化退役、辐射防护与监测等共性支撑技术进行了探讨。经综合分析论证展望了具体退役技术的发展方向和未来反应堆退役技术的发展趋势。
反应堆退役是需要重点关注的核设施退役工作之一。本文总结了全球反应堆退役情况；提出了广义的退役技术概念，构建了由退役管理及总体技术、退役专用技术和共性支撑技术构成的反应堆退役技术体系；对政策法规和标准、技术路线、工程管理等退役管理及总体技术进行了论述；对安全停闭、特性调查、去污、切割拆除拆毁、废物管理、退役终态管理等退役专项技术进行了分析；对数智化退役、辐射防护与监测等共性支撑技术进行了探讨。经综合分析论证展望了具体退役技术的发展方向和未来反应堆退役技术的发展趋势。
2024, 45(3): 14-19.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0014
摘要:
反应堆中涉及一系列复杂相互作用的多物理耦合过程，随着高性能计算技术的迅速发展，基于多物理耦合的分析越来越受到重视。基于多物理耦合平台MOOSE开展了西安脉冲反应堆的稳态和瞬态多物理耦合计算研究，综合应用Picard迭代和Jacobian Free Newton-Krylov（JFNK）方法处理多物理耦合中的非线性问题，实现了三维中子扩散时空动力学、三维固体导热和一维流体流动传热的多物理耦合计算，计算了西安脉冲反应堆2 MW稳态运行和3.45$\$$（1$\$$表示一个有效缓发中子份额）脉冲运行条件下的反应堆行为，得到了堆芯三维功率和温度分布计算结果，计算结果与实验结果符合较好，证明了多物理耦合的正确性。开发的多物理耦合计算方法具有几何适应性好、耦合灵活等特点，具有应用于其他小型反应堆的潜力。
反应堆中涉及一系列复杂相互作用的多物理耦合过程，随着高性能计算技术的迅速发展，基于多物理耦合的分析越来越受到重视。基于多物理耦合平台MOOSE开展了西安脉冲反应堆的稳态和瞬态多物理耦合计算研究，综合应用Picard迭代和Jacobian Free Newton-Krylov（JFNK）方法处理多物理耦合中的非线性问题，实现了三维中子扩散时空动力学、三维固体导热和一维流体流动传热的多物理耦合计算，计算了西安脉冲反应堆2 MW稳态运行和3.45$\$$（1$\$$表示一个有效缓发中子份额）脉冲运行条件下的反应堆行为，得到了堆芯三维功率和温度分布计算结果，计算结果与实验结果符合较好，证明了多物理耦合的正确性。开发的多物理耦合计算方法具有几何适应性好、耦合灵活等特点，具有应用于其他小型反应堆的潜力。
2024, 45(3): 139-145.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0139
摘要:
通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为，从而为反应堆失水事故（LOCA）下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制，提出了两段式的氧化增重微分模型，并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的FeCrAl合金在高温（900~1200℃）与中温（400℃）条件下的水蒸气氧化增重数据，模型能够统一描述400~1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为，与实验数据的误差控制在20%以内。同时观测到，反应-扩散机制的临界增重在400~900℃时基本不变，在更高温度时显著上升，其原因是高温时氧化层生长过快，难以形成致密的氧化保护层。考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化，模型给出了相对应的修正方案。本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据。
通过预测FeCrAl合金在不同温度下的水蒸气氧化行为，从而为反应堆失水事故（LOCA）下的FeCrAl包壳性能演化仿真提供模型。本文基于反应控制与扩散控制的氧化机制，提出了两段式的氧化增重微分模型，并给出了模型参数标定方法。结合实验提供的FeCrAl合金在高温（900~1200℃）与中温（400℃）条件下的水蒸气氧化增重数据，模型能够统一描述400~1200℃温度区间内的FeCrAl合金氧化增重行为，与实验数据的误差控制在20%以内。同时观测到，反应-扩散机制的临界增重在400~900℃时基本不变，在更高温度时显著上升，其原因是高温时氧化层生长过快，难以形成致密的氧化保护层。考虑实际LOCA时初始水腐蚀氧化层的影响以及气压变化，模型给出了相对应的修正方案。本研究有望为FeCrAl合金包壳在LOCA下的失效行为仿真提供氧化增重模型与数据。
2024, 45(3): 154-160.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0154
摘要:
采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式，针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件，采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计，确定复合组件的结构参数，构造隔振器样品。对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试，结果表明该隔振器的额定承载达到11 t，额定承载下固有频率约为6.2 Hz，在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定。但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大，当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时，动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm，阻尼比由约0.07提高至约0.19。本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑。
采用碟形弹簧与磁流变液相结合的方式，针对核动力系统重型设备设计了一种大承载隔振器。该隔振器采用磁流变液阻尼器作为主要阻尼部件，采用小刚度和大刚度碟形弹簧复合组件作为主要承载结构。通过对碟形弹簧复合组件进行分析设计，确定复合组件的结构参数，构造隔振器样品。对隔振器样品进行动静刚度和阻尼比性能测试，结果表明该隔振器的额定承载达到11 t，额定承载下固有频率约为6.2 Hz，在主要隔振频率范围内的动刚度和阻尼比性能较为稳定。但动刚度和阻尼比受振动幅度影响较大，当振动幅度由0.05 mm提高至0.2 mm时，动刚度由约100 kN/mm降低至约45 kN/mm，阻尼比由约0.07提高至约0.19。本文研究可为后续工程应用提供技术参考和支撑。
2024, 45(3): 206-212.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0206
摘要:
针对核电钠冷快堆钠-空气热交换器风阀在高温工作环境下存在的叶片卡涩现象和阀体强度失效问题，设计了一种双叶片钠冷快堆钠-空气热交换器风阀。利用流热固耦合方法对该风阀在不同开度下的流场流动特性、阀体温度分布、阀体变形及应力情况进行了研究。结果表明：①风阀在开度45°以下时，流体通过风阀前后会产生明显的速度梯度和压力梯度；②局部温差越大的区域热应力值越大，最大应力为206.94 MPa，出现在框架侧密封板边缘处，最大应力值符合材料强度要求；③阀体变形及应力主要为受热引起的热变形和热应力，风阀最大变形量为3.3368 mm且框架变形量在各个方向均大于叶片变形量，新设计的风阀不会产生叶片卡涩现象。
针对核电钠冷快堆钠-空气热交换器风阀在高温工作环境下存在的叶片卡涩现象和阀体强度失效问题，设计了一种双叶片钠冷快堆钠-空气热交换器风阀。利用流热固耦合方法对该风阀在不同开度下的流场流动特性、阀体温度分布、阀体变形及应力情况进行了研究。结果表明：①风阀在开度45°以下时，流体通过风阀前后会产生明显的速度梯度和压力梯度；②局部温差越大的区域热应力值越大，最大应力为206.94 MPa，出现在框架侧密封板边缘处，最大应力值符合材料强度要求；③阀体变形及应力主要为受热引起的热变形和热应力，风阀最大变形量为3.3368 mm且框架变形量在各个方向均大于叶片变形量，新设计的风阀不会产生叶片卡涩现象。
2024, 45(3): 246-251.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0246
摘要:
液态铅铋合金具有导热性能好、热容量高等特点，是新一代先进反应堆的理想冷却剂。本文建立了高流速铅铋环境下板型燃料组件全尺寸计算流体动力学（CFD）模型，基于大涡模拟湍流模型开展了瞬态流体力学分析并获得了燃料板所受的流体激励力。建立燃料板CFD模型，基于瞬态流体激励数据开展基于时域的结构动力学计算并获得燃料板的位移响应。计算结果显示，由于吊装结构形成的漩涡脱落，中间位置燃料板所受流体激励力远大于两侧位置燃料板。燃料板位移响应集中于自身的一阶频率，并且单组燃料板的一阶频率远大于湍流激励主频，因此燃料板没有在流体激励下共振的风险。考虑到入口湍流强度影响，基于矩形流道功率密度谱的流致振动分析方法保守性能不足。本研究可为新一代高性能燃料组件研发提供参考。
液态铅铋合金具有导热性能好、热容量高等特点，是新一代先进反应堆的理想冷却剂。本文建立了高流速铅铋环境下板型燃料组件全尺寸计算流体动力学（CFD）模型，基于大涡模拟湍流模型开展了瞬态流体力学分析并获得了燃料板所受的流体激励力。建立燃料板CFD模型，基于瞬态流体激励数据开展基于时域的结构动力学计算并获得燃料板的位移响应。计算结果显示，由于吊装结构形成的漩涡脱落，中间位置燃料板所受流体激励力远大于两侧位置燃料板。燃料板位移响应集中于自身的一阶频率，并且单组燃料板的一阶频率远大于湍流激励主频，因此燃料板没有在流体激励下共振的风险。考虑到入口湍流强度影响，基于矩形流道功率密度谱的流致振动分析方法保守性能不足。本研究可为新一代高性能燃料组件研发提供参考。
2024, 45(3): 263-267.
doi: 10.13832/j.jnpe.2024.03.0263
摘要:
针对海南昌江核电1、2号机组调试期间发生的单泵运行时环路上3个流量计全部超量程触发质量位异常现象，从反应堆冷却剂流量信号测量原理、停堆保护逻辑和质量位设置原则入手，对环路流量测量方法及冷停堆状态下流量信号实测数据进行了分析研究，指出现设计流量信号物理量程无法包络多种运行工况下的相对流量值。根据分析，需对流量计测量范围进行调整，使其输出的4~20 mA电流换算后对应的工艺流量量程从0~120%FP（FP为满功率）调整为0~129%FP（环路流量信号显示为X%FP，表示当前流量为相对满功率运行时流量的X%），并在调试期间将正常满功率运行时的流量计输出电流标定至13.615 mA。
针对海南昌江核电1、2号机组调试期间发生的单泵运行时环路上3个流量计全部超量程触发质量位异常现象，从反应堆冷却剂流量信号测量原理、停堆保护逻辑和质量位设置原则入手，对环路流量测量方法及冷停堆状态下流量信号实测数据进行了分析研究，指出现设计流量信号物理量程无法包络多种运行工况下的相对流量值。根据分析，需对流量计测量范围进行调整，使其输出的4~20 mA电流换算后对应的工艺流量量程从0~120%FP（FP为满功率）调整为0~129%FP（环路流量信号显示为X%FP，表示当前流量为相对满功率运行时流量的X%），并在调试期间将正常满功率运行时的流量计输出电流标定至13.615 mA。
