核动力工程

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溶液堆物理计算程序FMCAHR开发

汪量子, 姚栋, 王侃

2011, 32(2): 1-5.

摘要(28) PDF(0)

摘要:
针对溶液型燃料反应堆,基于蒙特卡罗输运计算方法,开发了溶液堆物理计算程序FMCAHR,该程序具有共振处理、搜索临界棒位、热工水力参数计算、气泡体积含量计算和燃耗计算的功能。对程序进行校算的结果证明该程序计算精度较高。

一维球形裂变系统二元随机介质中子输运数值求解

刘庆杰, 吴宏春, 曹良志

2011, 32(2): 6-11.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
针对含有随机分布裂变材料颗粒的一维球形二元随机系统,采用统计与确定论方法相结合进行数值求解。通过蒙特卡罗抽样得到随机系统的平均弦长,进而用S_N方法数值求解含有特征值的统计输运方程,得到随机系统有效增殖因子的统计平均值。通过构造测试问题,对不同散射比、弦径比及不同数量、尺寸随机裂变燃料球系统的计算结果进行了分析。直接模拟结果与假设随机颗粒均匀布置计算结果的比较表明,该计算方法可对给出的大多数测试问题能得到更为接近的结果。

核电站稳压器水位控制系统模件偶发故障原因分析及改进建议

胡平, 赵福宇, 权燕, 蒋波涛

2011, 32(2): 12-15,29.

摘要(24) PDF(1)

摘要:
大亚湾核电站稳压器水位控制系统在运行中曾多次出现水位定值组件输出不可忽略的脉冲干扰,而且干扰只存在于模拟量存储操作组件上,严重时直接影响到稳压器水位控制,引起水位波动。本文从系统控制和模件本身硬件设计两个方面对核电站稳压器水位控制系统模件偶发干扰故障原因进行分析,采用电源回路测试及系统仿真模拟试验,找出故障原因。建议再改进硬件回路设计,增加电感和电容以消除干扰。

氦气轮机发电系统动态仿真模型

解衡, 王捷

2011, 32(2): 16-19.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
采用一维流动与传热模型对氦气轮机发电系统的涡轮机、压气机、换热器、阀门、管道以及轴转速模型进行模拟,采用MATLAB编制了氦气轮机闭式循环系统的动态计算程序。采用该程序计算分析了氦气轮机系统电网负荷丧失事故工况以及主换热器换热量减少瞬态工况下氦气轮机发电系统氦气流量、温度、轴转速、功率以及压气机喘振裕度等参数的变化。结果表明,计算结果与理论分析符合较好,本文建立的模型可以反映氦气轮机发电系统的动态过程。

基于PID控制的密度锁启动方案计算验证

陈薇, 阎昌琪, 谷海峰

2011, 32(2): 20-24,80.

摘要(24) PDF(0)

摘要:
对某非能动余热排出系统,在自平衡启动方案基础上,增加了泵转速控制系统,提出了基于PID控制的密度锁启动方案。余热排出回路截止阀打开后,根据密度锁内流体温度变化调节主泵转速,使冷热流体温度分界面维持在密度锁中,确保主回路和余热排出回路的隔离。依据一维连续性方程、能量方程及动量方程对密度锁启动过程进行数值模拟。结果表明:在控制系统调节作用下,通过改变主回路质量流量,可逐渐建立2个回路之间的压力平衡,最终实现密度锁的成功启动。采用该方案可有效降低密度锁启动条件,提高密度锁启动成功率。

锆钇合金靶件性能对镀膜工艺影响研究

潘钱付, 刘超红, 蒋明忠, 尹昌耕

2011, 32(2): 25-29.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
采用脉冲偏压电弧离子镀技术在不锈钢基片上制备氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)薄膜。通过改变靶材成分均匀性和致密性,分析其对起弧性能、镀膜工艺稳定性的影响;使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD),对合金靶材及制备的YSZ涂层进行全面分析。结果表明,通过包覆热轧及退火热处理的合金靶材起弧性能好,镀膜工艺稳定,沉积的薄膜均匀、致密,组成为氧化钇和非晶氧化锆。

U-10Mo/Al-2Si扩散层性质研究

刘云明, 尹昌耕, 孙长龙, 陈建刚

2011, 32(2): 30-34.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
采用热压扩散偶方法研究了U-10Mo/Al-2Si的扩散层性质。实验在真空热压炉中完成,温度550～570℃,时间5～21 h。结果表明:扩散层随时间的延长和温度的提高而增厚;U-Mo侧生成了抑制U-Mo/Al的扩散反应,Si含量高达47.4%(原子分数)的富Si层。从U-Mo侧到Al-2Si侧,U和Mo的含量递减而Al的含量递增;Si含量在U-Mo侧出现最大含量后递减。U-Mo侧主要为(U,Mo)(Al,Si)3相;Al-2Si侧为(U,Mo)(Al,Si)₃和UMo₂Al₂相,从U-Mo侧到Al-2Si侧UMo₂Al₂的数量在增加。

基于高钡污泥的防辐射功能集料制备及其性能

丁庆军, 黄修林, 孙华, 许可, 杨堃

2011, 32(2): 35-38.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
通过一定程序的高温煅烧将Ba含量高的污泥制备成防辐射集料,通过分析集料性能影响因素、重金属浸出特性优选出溶出率小、强度高的集料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段分析了Ba固化后在集料中的存在形式,进行功能集料、玄武岩和重晶石的线性衰减系数测试。结果表明,功能集料的射线屏蔽性能与重晶石相当,较玄武岩集料有很大的提高。

反应堆GGR系统辅助管系稳态振动评估与振动疲劳寿命分析

王兆希, 薛飞, 龚明祥, 遆文新, 林磊, 刘鹏

2011, 32(2): 39-43.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
根据美国机械工程师标准(ASME-OM-S/G2000)规范及法国电力公司(EDF)标准振动评估方法,提出一套用于核电站小支管振动评估及振动疲劳寿命分析的方法,应用该方法对国内某核电站汽轮机润滑顶轴盘车(GGR)系统的辅助小支管振动问题进行评估研究,并计算了小支管系统的允许有效速度。根据振动速度的测量和计算结果进行敏感性评估;采用响应谱计算方法对管座处的应力水平进行计算,并与允许振动交变应力进行比较;采用瞬态动力学方法对管座处的应力时程响应进行计算,根据Miners线性损伤累积模型对管座的振动疲劳寿命进行评估。结果表明谱响应计算得到的振动交变应力幅值高于评估准则的振动交变应力允许值,该管线属于振动敏感管线;而通过瞬态振动寿命计算得到稳态振动疲劳寿命远远高于设计寿命,有较大的安全裕量。

反应堆压力容器及堆内构件整体大规模三维有限元地震分析

姜乃斌, 臧峰刚, 张利民, 张传勇

2011, 32(2): 44-47,58.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
运用适用于大规模有限元模型求解的TechnoStar VENUS程序,对反应堆压力容器、堆内构件和燃料组件进行了整体大规模的三维有限元地震分析。分析中分别考虑了阻尼效应和非线性接触,在有限元模型自由度数超过2×10⁷的情况下,分别给出了这2种情况在运行基准地震(OBE)激励下的时程响应。实现了现有计算机硬件条件下的整体大规模三维有限元地震分析,为今后核动力工程中的复杂设备或系统的整体动力分析探索了一条新的途径。

碳纤维复合材料缠绕修复的压力管道断裂分析

柳军, 严波, 卢岳川, 孙英学, 姜乃斌, 常学平

2011, 32(2): 48-52,115.

摘要(24) PDF(0)

摘要:
采用耦合的有限元-无网格Galerkin数值算法,计算了碳纤维增强型复合材料缠绕修复的压力管道横向贯穿裂纹以及横向椭圆型表面裂纹前沿应力强度因子,据此分析了碳纤维增强型复合材料套袖长度对压力管道裂纹应力强度因子的影响。结果表明,本文所提算法能有效计算三维问题应力强度因子;含裂纹压力管道采用碳纤维增强型复合材料缠绕修复后,裂纹前沿的应力强度因子显著降低;修复套袖越长,修复效果越显著,但套袖长度超过一定范围后,应力强度因子的降低趋于缓慢,对修复效能的进一步提高贡献甚微。

紧密栅元棒束通道内的传热流动数值模拟

于意奇, 顾汉洋, 杨燕华, 程旭, 王小军

2011, 32(2): 53-58.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
对紧密栅元棒束中心通道和壁面通道内空气的传热流动行为进行了数值研究;结合实验数据对壁面温度、剪应力、流体温度和速度以及湍动能等参数进行了分析。结果表明:随着节径比(P/D)的减小,紧密栅元棒束通道内参数的不均匀性会增加,在通道的间隙区会出现壁面温度的峰值。在紧密栅元组件的设计中应该考虑这种间隙区的高温点分布;通道壁面的周向导热对紧密栅的传热有较大影响。

竖直矩形窄缝通道内近壁滑移汽泡运动特征研究

徐建军, 陈炳德, 王小军

2011, 32(2): 59-62,85.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
采用高速摄像仪从宽面和窄面立体可视化观察了滑移汽泡的运动特征。研究结果表明:汽泡脱离核化点后都沿加热面平行滑移,在低热流密度下存在典型滑移汽泡现象。滑移汽泡形状总体呈球形,其前后接触角相差不大。汽泡脱离后初始一段时间内,滑移汽泡速度增加的较快,一定时间后,其速度值超过了当地流体速度。随着运动时间的继续增加,滑移汽泡基本呈匀速运动。滑移汽泡的直径越大,其运动速度也越大;主流速度越大,滑移汽泡平均速度越大,且主流速度增加后,滑移汽泡速度增加较快。

多孔壁面管强化大容积沸腾换热特性研究

李勇, 阎昌琪, 孙立成, 刘佳

2011, 32(2): 63-67,90.

摘要(37) PDF(0)

摘要:
针对非能动余热换热器大容积沸腾换热工况,采用高温饱和蒸汽作为加热热源,对机械加工多孔壁面管和光管的大容积沸腾换热特性进行实验研究。结果表明,多孔壁面管对大容积沸腾换热具有很好的强化能力,多孔壁面管可使沸腾换热系数较光管提高68%⁷5%,壁面过热度降低约1.5℃;受管外沸腾和管内凝结之间传热耦合的影响,换热管轴向壁面温度表现出特定的分布特征。在实验研究的基础上,对多孔壁面管强化沸腾换热的机理进行了分析。

低质量流速下不同尺寸垂直并联内螺纹管压力降不稳定试验研究

邓志安, 罗毓姗, 王海军, 陈听宽, 吴渊

2011, 32(2): 68-71,85.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
在高压汽水试验回路上进行低质量流速下两相流压力降不稳定对比试验研究,分析进口压力、质量流速、进口过冷度对两种垂直并联内螺纹管两相流不稳定的影响。结果表明,两种内螺纹管发生压力降型脉动的界限干度范围和脉动周期范围接近;随进口压力、质量流速的增加,发生压力降型脉动的临界热负荷增加;随着进口压力的增加,发生压力降型脉动的界限干度增加。在相同工况下,6头内螺纹管的稳定性要好于4头内螺纹管。对6头内螺纹管,随质量流速增加,发生压力降脉动的界限干度增加;但对4头内螺纹管,随质量流速增加,发生压力降脉动的界限干度先增加后降低。

汽泡滑移现象及质量流速和热流密度对汽泡滑移生长的影响

陈德奇, 潘良明, 袁德文

2011, 32(2): 72-75,136.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
以去离子水为工质,对较高系统压力下竖直矩形窄流道内的汽泡生长特性进行可视化研究。由于单位体积潜热的提高,系统压力升高将抑制汽泡的生长,使得在相同生长时间内汽泡的尺寸大幅减小;随着系统压力升高,汽泡在核化点处的生长时间会明显地缩短。压力较高时,汽泡生长主要是在滑移过程中进行,滑移过程中,会间歇性地离开又再附上加热壁面;汽泡的滑移生长并不会随着质量流速或热流密度的变化而发生单调性地变化。

加热系统间歇泉流动现象实验研究

戚展飞, 佟立丽, 曹学武

2011, 32(2): 76-80.

摘要(18) PDF(1)

摘要:
通过实验研究了不同加热功率下的间歇泉流动现象,并对实验现象和实验数据进行了分析。给出了流动变化的平均周期和加热功率之间的计算关系式。结果表明:在间歇泉流动中,系统内的液体会周期性地沸腾,并循环出现多种流动形态;液体的冷却回流过程中会产生较大的温度和压力变化;随着功率的加大,间歇泉流动的变化周期变小,管路内的流动变化以及温度和压力波动越发剧烈。

氦气轮机瞬态运行特性仿真研究

马云翔, 李东, 田兆斐

2011, 32(2): 81-85.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
通过建立高温气冷堆氦气轮机各部件的集总参数数学模型,利用Matlab/Simulink仿真软件构建仿真模型,对氦气轮机起动过程的瞬态运行特性进行了仿真研究,给出了高、低压压气机运行线以及压气机出口压力、堆芯进出口温度、涡轮功率、压气机功率、发电机功率等主要参数随堆芯功率的变化曲线。模拟计算结果表明,在氦气轮机起动过程中,主要参数曲线变化趋势与设计要求一致,瞬态特性的仿真结果合理、可信。

斜接管射流流动特性数值模拟

王海军, 王为术, 贺慧宁, 罗毓珊

2011, 32(2): 86-90.

摘要(28) PDF(0)

摘要:
采用数值模拟方法对受限斜射流的流动特性、射流发展影响区域、射流发展关键因素及射流涡特性进行研究。研究表明:受限斜射流存在附壁斜射流、离升斜射流和冲击斜射流3种基本流型。流速比(V_R)是斜接管射流流动特性的关键特征参数;射流影响区域随V_R的增大而越大;在高V_R下,射流强烈冲击主管底面,并在上游形成明显回流区。射流涡特性决定斜射流近区域流场特性和射流的混合;V_R越大,射流涡强度越大,射流涡发展、破碎和耗散越快。

海洋条件下舰船反应堆热工水力特性研究现状

马建, 李隆键, 黄彦平, 黄军, 王艳林

2011, 32(2): 91-96.

摘要(23) PDF(0)

摘要:
海洋条件下舰船反应堆的热工水力特性对于舰船航行的安全性和可靠性有十分重要的影响,各国研究者为此开展了大量的研究工作。本文基于亚洲各国公开发表的海洋条件下舰船反应堆热工水力特性研究的文献资料,回顾和概括这一研究领域在研究方法、研究内容和典型研究结果诸方面的现状,通过掌握已有研究成果,分析其不足之处,提出开展相关研究的建议。

信号分析技术在海洋条件下并联双通道两相流不稳定性研究中的应用

郭赟, 巩成, 曾和义, 夏庚磊

2011, 32(2): 97-102.

摘要(28) PDF(0)

摘要:
海洋条件下具有并联通道的两相流动系统有可能出现非常严重的并联流道不稳定性,这种不稳定性取决于每个通道的固有特性和工作条件。海洋条件对并联通道不稳定性有十分严重的影响,其流量振荡曲线非常复杂。本文利用快速傅立叶变换方法(FFT)对不同海洋条件下的流量振荡曲线进行分解,得到了系统的基本运行工况和固有特性。研究表明,可以利用该方法得到海洋条件对并联通道不稳定性的精确影响。

生长及脱离汽泡附壁接触直径经验关系式

陈德奇, 潘良明, 黄彦平

2011, 32(2): 103-106.

摘要(25) PDF(0)

摘要:
对汽泡附壁接触直径随汽泡生长的变化过程进行了现象描述和理论分析。对大量已有文献中相关的实验数据进行分析,得到汽泡无因次附壁接触直径随无量纲汽泡生长时间的变化关系,提出了与无量纲汽泡生长速度、无量纲汽泡半径相关的汽泡附壁接触直径经验关系式。在确定此关系式中的2个系数后,关系式能很好地预测文献中的汽泡附壁接触直径,误差在±20%以内。

AP1000非能动余热排出热交换器制造工艺分析

高永军

2011, 32(2): 107-111.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
介绍了美国先进非能动压水堆(AP1000)非能动余热排出热交换器的设计参数,并从材料、锻造、焊接、热处理等方面对热交换器的封头、管板、换热管、波形板和支撑框架组合体的制造工艺进行了详细描述,对热交换器组装过程中的支撑组合体组装、管板的焊接、C型管束的穿管焊接、封头焊接、热处理和水压试验等关键步骤进行了分析。

主泵密封流量分配对化学和容积控制系统设计的影响分析

王志刚, 李军, 李丽娟, 刘江, 王晓江

2011, 32(2): 112-115.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
讨论了压水堆核电厂冷却剂泵密封流量分配对化学和容积控制系统(RCV)设计可能产生的影响,并对其根本原因进行了探讨。定量计算了不同主泵密封流量分配导致RCV再生热交换器出口温度的改变,指出了RCV进行适应性更改的方向。采用热工-水力软件(Flowmaster)对上充泵在不同主泵密封流量需求下的能力进行了验证。

停堆装置落球阀试验台架控制系统设计

姚启欣, 何学东

2011, 32(2): 116-119,131.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
停堆装置落球阀是全新研制的核安全级设备,需通过充分的试验来对设计进行验证。落球阀试验台架控制系统用于试验台架中落球阀驱动机构样机的控制、监测和保护,并提供试验数据采集,是验证设计方案的主要手段。提出了用PLC、步进电机、位置指示器构成的控制系统方案;完成了设备选型、原理设计、系统集成调试和改进;对工程应用中拟采用的控制电路、部件进行了测试。

密度锁栅格结构对分层稳定特性影响

王升飞, 阎昌琪, 谷海峰

2011, 32(2): 120-123.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
对密度锁内流场进行理论分析和实验观察,研究了栅格结构对密度锁分层稳定特性的影响。结果表明:在无分层时,密度锁内为涡旋流动;有分层时,涡旋被限制在分层上方,涡旋与分层相互作用,直至达到平衡;无栅格时,密度锁存在多个平衡点,分层容易从一个平衡点过渡到下个平衡点,很难稳定;有栅格时,分层能较快地达到平衡点,且由于栅格增强了能量耗散,分层界面更靠上。

基于SVM的核动力屏蔽泵老化状态评估

张黎明, 赵新文, 蔡琦

2011, 32(2): 124-127.

摘要(33) PDF(0)

摘要:
针对核动力屏蔽泵结构复杂、样本少,老化数据匮乏、老化状态评估及预测难度大的问题,提出了采用支持向量机(SVM)对其进行老化评估的新方法。选用泵的2个性能参数和2个特征状态量作为老化评价指标,通过建立指标评分模型和编码规则,为SVM构建了训练样本集;并利用基于不同核函数的SVM对屏蔽泵进行了老化评估。结果表明,基于SVM的方法能在工程上可靠、有效地用于屏蔽泵的老化评估。基于径向基核函数的SVM计算速度快、泛化能力强、评估结果准确。

核电厂常规岛竖向布置经济性分析

王雪峰, 刘金伟, 刘小云

2011, 32(2): 128-131.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
简要介绍了核电厂常规岛常见的地上式布置方案和整体下沉式布置方案,给出了技术经济分析公式,得到了影响方案选取的主要因素,提出了通过累计净现金流量与相关因素的关系曲线确定核电厂常规岛布置方案的选取和优化方向的方法。以某1000 MW级核电工程为例对2种方案进行了技术经济比较,得到了累计净现金流量与厂坪标高的关系曲线,并给出了选取常规岛竖向布置方案的方法和竖向布置优化方向。

基于UML的核电厂操纵员行为工作流建模方法

高文宇, 张力

2011, 32(2): 132-136.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
基于统一建模语言对核电厂主控室操纵员的行为特性的分析,提出了对操纵员行为进行工作流建模的方法,进而通过工作流模型来考察操纵员的人因可靠性。对操纵员行为的工作流建模不仅可以准确、形象地反映操纵员的行为特性和内在约束,实现对操纵员行为的可靠性分析;而且操纵员行为工作流模型的仿真执行还能实现从多个角度(操纵员行为、负荷情况、资源运行效率、流程优化等)进行考察。文中通过简化的正常工况和异常工况的典型事例展示了操纵员行为的工作流建模方法。

磷酸三钠在安全壳喷淋系统中的应用研究

王琳, 段永强, 崔怀明

2011, 32(2): 137-140.

摘要(24) PDF(0)

摘要:
固体磷酸三钠(TSP)属于强碱弱酸盐,具有较强的碱性和较高的溶解度,化学性质稳定,能够长期保存。在安全壳喷淋系统(EAS)的喷淋水中添加TSP替代NaOH,能够调节喷淋液的pH值,有效地除去从泄漏的冷却水中释放至安全壳中的碘气体,避免强碱对工作人员的伤害,易于事故后的清理。本文对TSP在EAS系统中的应用进行了分析研究,计算了TSP的用量、pH值调节能力和溶解时间,初步确定了化学物贮存箱的结构、设置方式。在安全壳地坑旁安装TSP贮存箱,使用TSP替代氢氧化钠(NaOH)溶液是可行的。

高强无收缩水泥基灌浆料在核电设备安装中的应用

李忠, 左巍巍

2011, 32(2): 141-144.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
简要叙述了核电工程设备安装过程中二次灌浆的有关技术要求,从高强无收缩水泥基灌浆料的验收、配制、浇注、收浆、养护等方面详细介绍了其方法与步骤,并阐述了施工过程中的注意事项;分析了影响现场灌浆质量的因素,提供了减少或杜绝产生微裂纹的方法。

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2011年第32卷第2期

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