核动力工程

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周旭华, 李富, 蔡琦, 韩仁余

2011, 32(6): 1-6.

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摘要:
建立高温气冷堆核电厂示范工程(HTR-PM)反应堆堆外探测器空间响应函数的计算模型。基于共轭输运理论,分别使用蒙特卡罗程序(MCNP)和三维离散纵标(SN)程序TORT计算高温气冷堆堆外探测器空间响应函数。对堆外探测器空间响应函数主要特性的分析及对2种计算结果的比较表明:SN程序TORT的计算结果和MCNP的计算结果一致;基于共轭中子输运理论建立堆外探测器读数和堆芯功率分布的映射关系(探测器空间响应函数)可行;MCNP的计算效率较低,得到三维分布的空间响应函数存在较大的统计误差;堆外探测器读数主要由正对探测器的堆芯局部区域的高能中子产生。

提高子群法共振自屏计算精度研究

黄世恩, 王侃, 姚栋

2011, 32(6): 7-12.

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摘要:
基于自行研制的子群法与特征线法相结合的中子共振自屏计算程序SGMOC,研究提高子群法计算精度的2种方法。数值验证表明,2种方法都能提高共振自屏计算精度。其中,采用随机干涉近似求解条件概率的共振干涉效应处理的修正效果约为（0.02%~0.23%）△k/k;考虑共振散射的修正效果约为0.1%△k/k;综合运用2种方法的修正效果约为（0.03%~0.27%）△k/k。

广义非能动流体控制单元的设计及试验研究

韩旭, 郑明光, 于意奇, 叶成

2011, 32(6): 13-16,46.

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摘要:
针对广义非能动流体控制单元(GPFC)在核电厂大容量非能动安全壳冷却系统的设计和试验进行研究,结果表明,GPFC运行可靠,可实现冷却水喷淋流量的精确非能动控制。

核电厂数字化控制系统中操纵员行为相关性分析方法研究

李鹏程, 戴立操, 张力, 陈国华, 赵明

2011, 32(6): 17-22.

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摘要:
在数字化控制系统中,操纵员行为之间的相关性模式与传统控制室不同。为了评价数字化控制系统中操纵员行为之间的相关性,提出了基于模糊逻辑的操纵员相关性分析方法。首先通过对数字化控制系统中的人因特征的分析,识别操纵员行为相关性的影响因素,建立相关性分析模型,然后基于模糊逻辑方法建立数字化控制系统中操纵员之间的相关性分析方法。该方法不仅能模拟模糊的和不确定性的知识,而且对推理过程及结论的获得给出清晰的解释,具有可追溯性和重复性。

蒸汽发生器故障诊断和容错控制中强跟踪滤波的应用研究

张伟, 邓志红, 夏国清, 蔡鹤皋

2011, 32(6): 23-27.

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摘要:
基于考虑随机噪声的蒸汽发生器非线性模型,利用强跟踪滤波器(STF)对蒸汽发生器水位控制系统的传感器故障偏差进行估计,在线诊断故障并重构传感器测量值,实现容错控制。仿真结果表明,该方法可以诊断随机时变的故障偏差,具有很好的容错控制能力。

基于自适应GA自抗扰控制在蒸汽发生器水位控制中的应用研究

汪明媚, 程启明, 王映斐, 胡晓青

2011, 32(6): 28-33.

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摘要:
核电厂蒸汽发生器是一个非线性、时变的系统。把自抗扰控制方法引入蒸汽发生器水位的串级控制系统中,能够解决传统PID控制中快速性和超调的矛盾,且能够动态补偿对象模型的内扰动和外扰动。由于自抗扰控制器参数众多,无统一调整规范,参数难以整定,为解决这一问题,采用自适应遗传算法来对自抗扰控制器参数进行优化。计算机仿真结果表明,本文控制方法的鲁棒性和控制品质优于传统的串级PID控制方法。

倾斜限制空间内池式沸腾临界热流密度试验研究

文青龙, 陈军, 赵华

2011, 32(6): 34-37.

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摘要:
在大气压下近饱和去离子水中,表面倾角(θ)从0°变化到30°、窄缝尺寸(e)从3 mm变化到8mm,开展限制空间内池式沸腾临界热流密度(CHF)试验。研究表明:CHF值(q_CHF)随θ的降低而减小;随e的增加而增大。q_CHF变化存在明显的过渡角,当表面倾角大于过渡角时,CHF随窄缝尺寸的变化速率趋缓;当表面倾角小于过渡角时,CHF随窄缝尺寸的变化速率加快。研究还发现过渡角随窄缝尺寸的增加而增大,3、5和8 mm窄缝的过渡角分别为10°、15°和20°。

CPR1000非能动余热排出系统流动不稳定性分析

张亚培, 田文喜, 秋穗正, 苏光辉

2011, 32(6): 38-41.

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摘要:
利用RELAP5/MOD3.4程序对CPR1000非能动余热排出系统在全厂断电事故(SBO)下的流动特性进行分析,主要分析了非能动余热排出系统空气冷却器的布置方式和空气冷却塔的高度对蒸汽发生器(SG)二次侧流动不稳定性的影响。计算结果表明,水平布置的空气冷却器可以明显减小SG二次侧流动不稳定性;随着空气冷却塔高度增加,SG二次侧流动不稳定性减小;CPR1000在发生SBO后,非能动余热排出系统完全可以导出堆芯余热,保证反应堆处于安全状态。

玻璃纤维滤料在氦气气氛中过滤效率和阻力的理论分析

张振中, 江锋, 余涛, 叶璲生

2011, 32(6): 42-46.

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摘要:
针对空气和氦气介质,基于最易穿透粒径(MPPS)法和钠焰法,理论计算和分析了3种等级高效过滤材料的过滤效率及其阻力。研究结果表明:相对于空气介质,在同样滤速下,氦气介质中滤料的阻力降低,过滤效率大幅度提高;在同样滤速或颗粒直径下,随着温度升高,滤料阻力增大,过滤效率提高。

布置方式对波动管热分层现象的影响分析

赖建永, 黄伟

2011, 32(6): 47-50,95.

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摘要:
为分析评价压水堆核电厂稳压器波动管的布置方式对热分层现象的影响,提出增加准水平段的倾角和在与主管道相连处增加一段竖直管段2种方案共6种布置方式。利用计算流体力学(CFD)分析方法,对采取不同布置方式的波动管的热分层现象进行数值模拟,得到每种布置方式的波动管在不同波动流速下的准水平段管道截面最大温差分布。对比分析结果表明:增大波动管准水平段的倾角可以减弱热分层现象,但无法彻底消除该现象;在波动管与主管道相连的接管嘴处增加一段竖直管段能够有效减弱并消除热分层现象。

低流速时波浪管内流动与传热特性数值分析

朱升, 孙中宁, 范广铭

2011, 32(6): 51-55.

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摘要:
利用Fluent软件,对低流速(0.0033 m/s≤u≤0.05 m/s)情况下3种不同结构(曲率半径为32 mm,弯曲角度分别为45°、60°和75°)的波浪管内流动和传热特性进行数值研究。研究表明,弯曲角度对波浪管的流动和传热特性具有很大影响;在相同雷诺数(Re)时,波浪管的努塞尔数(Nu)和摩擦阻力系数(f)均有增加,振幅(A)越大,f增加也越大,振幅波长比(μ)对Nu的增大起着决定性作用;在20≤Re≤300范围内,波浪管的Nu最大可增加166.3%,同时f增长幅度为52.6%。

通道尺寸对稠密栅元内湍流流体的影响

鄢炳火, 顾汉洋, 于雷

2011, 32(6): 56-60,65.

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摘要:
利用CFD软件FLUENT对37棒束内的湍流流体进行分析,利用实验数据对计算结果进行验证,然后分析棒-棒间隙的减小对稠密栅元内流动交混和相干结构的影响。随着P/D的减小,大尺度相干结构运动越来越显著,由此带来的横向动量和能量交换也越来越明显。栅元的临界P/D约为1.03,此时栅元的换热条件基本上处于最佳状态。当P/D=1.01时,栅元内几乎不存在大尺度相干结构,此时通道间几乎没有动量和能量交换,换热条件也非常不理想。

基于微液层理论的下封头外部流体CHF理论计算

杨震, 苏光辉, 田文喜, 秋穗正

2011, 32(6): 61-65.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
在微液层(蒸干)模型的基础上,利用微液层中气-液相的守恒关系推导得到初始两相流边界层厚度,同时选取最大的夹带系数时的空泡份额,对下封头在饱和池式沸腾下的临界热流密度(CHF)进行理论预测。结果表明,两相边界层厚度开始发生变化时的角度会随半径的增加而增加;CHF的大小会随角度的增加而增加,最大值出现在90°处。通过CHF预测结果比较发现,改进的蒸干模型的预测结果更好。

耦合核反馈并联通道异相振荡研究

周铃岚, 张虹, 臧希年, 刘余

2011, 32(6): 66-70.

摘要(23) PDF(0)

摘要:
将热工-水力系统分析程序(RELAP5)与细网三维物理瞬态输运程序(TDOT-T)采用并行方式耦合,并对并联双通道系统进行建模,得到系统的不稳定边界图;对耦合核反馈的双管并联通道异相振荡进行研究;重点讨论轴向功率分布及核反馈对并联通道异相振荡的影响。研究发现,轴向功率峰在加热段上游时,系统存在第Ⅰ类和第Ⅱ类密度波2个不稳定区域,在燃料时间常数很小的情况下,核反馈对2类密度波不稳定性都有抑制作用。

升沉条件下矩形窄缝通道单相等温流动摩擦阻力特性研究

刘晓钟, 黄彦平, 马建, 黄军

2011, 32(6): 71-75.

摘要(23) PDF(0)

摘要:
采用实验和理论分析相结合的方法研究升沉条件下矩形窄缝通道以水为介质的单相等温流动摩擦阻力特性。结果表明,矩形窄缝通道的几何效应体现在层流区;影响升沉条件下矩形窄缝通道摩擦阻力特性的因素是通道入口和出口边界条件;当入口和出口均给定速度边界时,升沉运动对等温流动没有影响,在静止状态获得的摩擦系数计算公式在升沉条件下仍然适用。

摇摆条件对稠密栅元内流动的影响

鄢炳火, 顾汉洋, 于雷

2011, 32(6): 76-80.

摘要(24) PDF(0)

摘要:
利用非稳态雷诺平均模拟(URANS)对摇摆条件下稠密栅元内的流体波动和大尺度相干结构进行理论分析,计算结果与实验值非常接近。摇摆运动会对流体波动和相干结构产生影响,摇摆条件下的流体波动周期比稳态条件下的流体波动周期略大10%。摇摆条件下流体的相干速度与稳态条件下的相干速度之间有一定的差异。最小相干主流速度位于流道中央,最大的相干主流速度位于流道中央与间隙区的过渡区域。但是摇摆运动对稠密栅元内的流体流动和传热特性的影响比较小。

窄流道内弹状流和液膜特性的数值模拟

张文志, 潘良明, 徐建军, 黄彦平

2011, 32(6): 81-85.

摘要(25) PDF(0)

摘要:
基于流体体积函数(VOF)模型,对矩形窄流道中不同液相流速下泰勒气泡及周围流场特性进行分析。结果表明,无量纲气泡速度随毛细力数(Ca)变化关系与垂直方形流道实验结果符合较好。壁面切应力在气泡长度方向上不断变大,直到进入尾流区,产生强烈的无规则变化。随着液体质量流速的增大,泰勒气泡变得更尖锐,液膜厚度变厚,但壁面切应力和液膜轴向速度减小,从而出现液膜中下降液膜比例减小。

窄流道内过冷流动沸腾汽泡凝结过程的数值模拟研究

潘良明, 谭智威, 闫晓, 徐建军, 黄彦平

2011, 32(6): 86-90.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
建立过冷流动沸腾汽泡凝结质量及能量传递模型,采用流体体积法(VOF)多相流模型,对汽泡凝结过程进行数值模拟。模拟结果与相应条件下的实验结果吻合较好,误差在±20%之内,能够反映真实参数变化过程。根据模拟结果分析汽泡初始尺寸、过冷度和系统压力等因素对汽泡凝结行为的影响。结果表明:汽泡凝结时间与汽泡初始尺寸成正比;随着过冷度增加,汽泡凝结时间将大幅减少;汽泡凝结过程中,汽泡周围会出现旋涡,过冷度越高,旋涡越强烈;在过冷度较高时,汽泡内部也会出现旋涡;随着流道内压力升高,汽泡在过冷流体中的存活时间将大大增加。

烧结二氧化铀燃料裂变气体肿胀的数值模拟研究

肖红星, 龙冲生

2011, 32(6): 91-95.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
建立低温条件下烧结二氧化铀燃料(简称UO₂燃料)中裂变气体的肿胀计算模型,采用有限差分方法编写计算程序,定量计算不同燃耗和温度条件下UO₂燃料中固溶态的裂变气体份额、裂变气体气泡的密度与平均半径以及它们对燃料肿胀的贡献。计算表明,该模型能用于预测低温条件下UO₂燃料中裂变气体所导致的肿胀随燃耗的变化规律。

细棒状铀-氢化锆燃料芯块制备与显微结构初步研究

张瑞谦, 刘思维, 蒋明忠, 刘超红, 潘钱付, 兰光友, 王晓敏

2011, 32(6): 96-100.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
采用熔炼铀-锆合金然后渗氢的工艺制造细棒状铀-氢化锆燃料芯块,通过改变熔炼工艺参数提高铀-锆合金的铸造质量和成品率。在渗氢的工艺中,采用不同工艺对铀-锆合金进行氢化,氢化后芯块中的氢/锆原子比在1.41～1.72之间,而芯块的尺寸相对于氢化前也有不同程度的增加。微观分析表明,氢化后得到的燃料芯块中含有多种相结构,其中金属铀比较均匀地弥散在氢化锆基体中,燃料芯块的氢分布出现边缘高中心低的特征。

316LN的应力腐蚀开裂实验研究

康欢举, 杨爽, 孙华

2011, 32(6): 101-104,114.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
分别对奥氏体不锈钢316LN基体材料进行5%、10%、20%的轧制变形,轧制变形后的材料在1050℃下进行30 min的退火处理。将经过轧制和轧制加退火处理2种工艺处理的材料制成紧凑拉伸试样,通过恒载荷拉伸的方法在沸腾饱和氯化镁溶液中进行应力腐蚀开裂实验。对比2种处理工艺、不同形变量的316LN材料应力腐蚀开裂行为和裂纹扩展速率,结果表明:316LN的应力腐蚀裂纹扩展速率对轧制形变量较敏感,形变量越大其抗应力腐蚀开裂的性能越差,裂纹扩展速率越快。经过轧制加退火处理的试样抗应力腐蚀开裂能力远大于只经过轧制处理的试样,说明退火处理能较好地提高316LN的抗腐蚀能力。

核电厂凝汽器橡胶伸缩节加速老化原因分析

张圣, 张涛, 陈世均, 陈宇, 江虹, 黄立军, 李继

2011, 32(6): 105-109.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
根据大亚湾核电站凝汽器狗骨形橡胶伸缩节的实际情况,结合国外电厂的经验,分析了凝汽器狗骨形橡胶伸缩节加速老化的根本原因。对伸缩节进行了寿命评估,并给出了具体的管理对策和建议。分析表明,伸缩节老化的机理是力学、环境等因素引起的脆化老化、疲劳老化、接触介质老化及应力疲劳与热老化;其中主要老化机理是脆化老化。

恰希玛核电厂2号机组高压熔堆预防和缓解措施的设计和分析

史国宝

2011, 32(6): 110-114.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
恰希玛核电厂2号机组在稳压器上增设一个电动节流阀,用于在"充水-排汽"冷却中实施排汽,以及严重事故高压熔堆下快速降压。本文采用SCDAP/RELAP5/MOD3.1程序分析了全厂断电叠加2个系列柴油机辅助给水系统失效事故,结果表明,增设的稳压器电动节流阀能有效地实施严重事故下快速降压,缓解事故后果。

利用MIPR生产⁹⁹Mo、¹³¹I和⁸⁹Sr的可行性研究

邓启民, 程作用, 李茂良, 张劲松, 陈云明

2011, 32(6): 115-118,124.

摘要(20) PDF(1)

摘要:
利用模拟的医用同位素生产堆(MIPR)液体回路输送系统进行提取⁹⁹Mo和¹³¹I的研究,并在模拟的气体回路系统中进行提取气态¹³¹I和⁸⁹Sr并纯化的研究。结果表明,从模拟的MIPR燃料溶液中提取⁹⁹Mo和¹³¹I产品的回收率分别为56.4%和50.2%,产品的质量满足药典标准的要求;模拟的气体回路中的¹³¹I可以用吸附剂提取,回收率达到90%以上;在气体回路旁路中提取的⁸⁹Sr可以采用化学分离方法进行纯化,回收率达到70%;MIPR可以用于⁹⁹Mo、¹³¹I和8⁹Sr的生产。

直流蒸汽发生器换热特性优化

魏新宇, 戴春辉, 赵福宇

2011, 32(6): 119-124.

摘要(22) PDF(0)

摘要:
介绍一种双面换热的套管式直流蒸汽发生器,分析该蒸汽发生器一次侧流量的分配比对强化换热的影响,采用非线性优化方法对流量分配比进行优化。在给定的工况下得到最优分配比,并提出实现该最优分配的方法:在内管的入口处加装节流圈。

核电厂消氢风机抗震性能的振动台试验研究

刘凯雁, 施卫星, 汪洋, 曹加良

2011, 32(6): 125-128.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
对压水堆核电厂安全壳消氢风机的抗震性能进行了模拟地震振动台试验研究。使用连续白噪声方法,测得消氢风机在3个正交轴上的固有自振频率及阻尼比。根据核电厂的楼面地震加速度反应谱,生成人工地震波,对消氢风机的3个正交轴向同时输入模拟地震加速度时程进行激振,分别进行了5次运行基准地震(OBE)和1次安全停堆地震(SSE)模拟地震振动台试验。在试验过程中监测风机的运行功能,并对抗震试验前后的风机性能数据进行对比。试验结果表明:该消氢风机在各种地震工况下结构完整,运行功能良好,风机的各项性能指标在抗震试验前后无明显变化,抗震性能满足要求。

Al₂O₃用于提取及分离硝酸铀酰溶液中钼和碘的研究

邓启民, 程作用, 李茂良

2011, 32(6): 129-132.

摘要(15) PDF(1)

摘要:
使用Al₂O₃可以从硝酸铀酰的硝酸溶液[UO₂(NO₃)₂-HNO₃]中同时提取MoO₄^2-和IO^3-。亚硫酸钠可以将IO₃^-还原成I^-,利用Al₂O₃吸附IO₃^-而不吸附I的性质,可将MoO₄^2-与IO₃^-分离。使用2根Al₂O₃柱提取并分离UO₂(NO₃)₂中MoO₄^2-和IO₃^-后,Mo的平均回收率为78.3%±7.00%,钼产品中I的含量接近药典要求;I的平均回收率为87.9%±5.48%,碘产品中Mo的含量满足药用要求。实验结果表明,Al₂O₃可以用于医用同位素生产堆(MIPR)燃料溶液中的⁹⁹Mo和¹³¹I的提取及分离。

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2011年第32卷第6期

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