核动力工程

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厉井钢, 卢皓亮, 张洪, 朱亚楠, 陈明岸

2012, 33(5): 1-5.

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摘要:
采用SCIENCE V2软件包,对CPR1000核电厂1/4换料燃料管理采用硼化锆可燃毒物和氧化钆可燃毒物的组件反应性,以及采用这2种可燃毒物堆芯的径向功率峰因子、循环长度、停堆裕量等参数进行计算分析。结果表明,在CPR1000核电厂1/4换料燃料管理中采用硼化锆可燃毒物是可行的,可获得更长的循环长度。

用于堆芯换料方案优化的区间限界算法的改进及验证

宫兆虎, 姚栋, 王侃, 王明利

2012, 33(5): 6-11.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
区间限界算法是一种性能较好的堆芯换料方案优化方法。为进一步提高该算法的性能,本文在原算法基础上添加"精英策略",数值结果表明,算法的收敛速度和优化解的质量都得到了提高。为了处理多模态换料方案优化问题,又为算法添加了多区间模型,数值结果表明,在不增加计算量的前提下算法具备了多模态优化能力。使用了这2种改进方法后,区间限界算法的工程实用性得到进一步增强。

池式研究堆衰变热计算与实验研究

黄洪文, 刘汉刚, 米向秒, 钱达志, 杨晓斌, 黄文, 张之华

2012, 33(5): 12-15,21.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
采用量热法测量反应堆额定功率运行75.0 h停堆后45 h内的衰变热功率,拟合出归一化衰变热功率的经验关系式。与反应堆衰变热几种半经验公式和标准对比结果表明,实验结果在经验公式计算值范围内,并与EJ/T 745标准预测值符合较好。

次临界能源堆用多群截面库的研制与校验

马纪敏, 刘永康, 李茂生

2012, 33(5): 16-21.

摘要(32) PDF(0)

摘要:
采用NJOY程序制作187群多群截面,使用输运程序ANISN计算铀球临界基准题和铀球水腔模型,对该多群截面库临界计算、反应率、中子能谱计算进行数值校验。将该多群截面应用于次临界能源堆多层球壳模型计算,计算结果与连续能量蒙特卡罗程序MCNP5的结果进行比较。结果表明,该多群截面库制作正确,可用于次临界能源堆物理计算,能够正确给出反应率值和中子能谱。

阻振质量块对梁横向振动特性的影响分析

李朋洲, 卢军, 孙磊

2012, 33(5): 22-25,31.

摘要(21) PDF(0)

摘要:
将附加阻振质量块的主泵简化为质量块-梁模型,引入表征质量块安装位置、质量块与梁质量之比的无量纲因子。建立2个局部坐标系,利用理论方法分段建立模型的横向振动方程,并推导特征方程。数值计算了系统振动频率,讨论质量比变化及质量块的安放位置变化对质量块-梁系统振动频率的影响。讨论与主泵安装工况近似的悬臂边界时,调节质量块安装位置与质量比对系统频率的影响,最后给出系统的振动模态。计算结果表明,随着质量比增加,系统各阶频率降低,但随安装位置变化而波动,且基频以上各阶存在若干频率不变的安装位置;增加质量比对系统振动特性的影响可通过调节质量块安装位置得到降低。

LBB分析中J积分撕裂模量汇交方法研究

乔红威, 刘志伟, 李锡华, 张勇, 李琦

2012, 33(5): 26-31.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
介绍了管道破前漏(LBB)分析中极限载荷和临界裂纹长度求解的J积分-撕裂模量汇交方法(J-T法)。利用有限元分析软件(ABAQUS)计算3种裂纹长度J积分,并将J积分与裂纹长度采用多项式函数进行拟合,最后在多项式函数的基础上求解极限载荷和临界裂纹长度。采用FLET软件提供的算例对J-T方法的正确性进行验证。结果表明,运用基于ABAQUS的J-T法能提高失稳J积分的计算精度,能适用更广泛范围、更复杂结构的LBB分析。

压力管道裂纹泄漏定量技术研究

何攀, 刘才学, 王瑶, 艾琼, 宋健

2012, 33(5): 32-35.

摘要(17) PDF(1)

摘要:
在分析泄漏产生的声发射信号衰减特性的基础上,通过压力管道裂纹泄漏试验,标定出信号的距离衰减常数,建立泄漏的声发射信号与泄漏率的关系式。在此基础上,推导出压力管道裂纹泄漏定量计算方法。试验验证表明,该方法能对压力管道裂纹泄漏进行有效的定量估计。

核压力容器异种金属焊接接头延性断裂行为数值研究

王海涛, 王国珍, 轩福贞, 刘长军, 涂善东

2012, 33(5): 36-40.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
使用GTN损伤模型与有限元计算相结合的方法,对核电安全端异种金属焊接接头试样裂纹扩展路径及J-R阻力曲线进行数值研究。结果表明:异种金属接头中的堆焊层及焊缝中心裂纹扩展路径和均质材料基本相同,而界面及近界面裂纹的扩展路径显著地偏离初始裂纹位置。界面裂纹及近界面裂纹倾向于向屈服强度低的软材料一侧扩展,这是由裂尖前区域不同材料的强度失配所致。不同初始位置和不同尺寸的裂纹具有不同的材料拘束和几何拘束,其J-R裂纹扩展阻力曲线不同。宏观断裂力学无法预测这种裂纹的扩展路径和扩展阻力,基于GTN损伤模型的数值计算方法可以预测这种裂纹的扩展路径及扩展阻力,可望用于安全端焊接结构的完整性评定和破前漏分析。

基于TPTF的高压水平分层流实验数据对Relap5/Mod3.2的改进

何双骥, 解衡

2012, 33(5): 41-44.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
基于Relap5/Mod3.2程序计算结果与日本的两相流试验装置(TPTF)实验数据进行比较,显示出Relap5程序在计算水平管道分层流的空泡份额分布方面,与实验数据有一定偏差。分析认为,Relap5程序在水平分层流的过渡区域及过渡区域相间曳力公式的设置上存在问题,导致程序错误地将部分水平分层流工况预测为其他流型。在修改过渡流型判定准则及过渡流型平均公式后,新的计算结果表明:采用本文修改后的计算结果能更好地与实验结果相符合。

平板降膜流动统计规律的实验研究

宋健, 于意奇, 杨燕华

2012, 33(5): 45-49.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
在WABREC实验台架上,对水膜雷诺数在50～900的范围、水膜垂直流下平板的流动特性进行实验研究,重点讨论平板降膜的膜厚、膜厚的概率密度函数和降膜的表面波动速度的统计规律。实验结果表明,水膜厚度存在两个明显的转捩点,水膜的平均厚度大于水膜层流底层的厚度,水膜厚度实验数据与理论关系式以及其他实验的结果吻合较好。

基于表面测温的复杂模型传热边界条件识别

吕建明, 欧阳光耀, 张萍, 荣伯钧

2012, 33(5): 50-53,68.

摘要(13) PDF(0)

摘要:
将有限元分析软件求解复杂模型温度场的优势与多元函数优化算法寻优的优势相结合,提出一种基于表面测点反演求解三维复杂模型稳态温度场时所需的传热边界条件的可行性方案,即只需要若干点温度实测值便可实现多个边界条件的同时反演。以某高功率密度柴油机气缸盖底面对流换热系数识别为例,根据本文的方法得到以下计算结果:当温度测量误差小于0.5℃时,计算得到的边界条件值最大相对误差不超过2%。该结果验证了本方法的可行性。

光滑方环管内超临界水传热周向不均匀性数值分析

朱海雁, 闫晓, 曾小康, 李永亮, 黄彦平, 肖泽军

2012, 33(5): 54-58.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
采用流-固耦合的方法,利用计算流体力学程序(CFX)软件,对方环管内超临界水传热特性进行数值模拟研究,得到方环管内加热管的温度分布,并对加热管温度分布的周向不均匀性进行分析评价。计算结果表明,方环管内加热管的外壁面温度的周向不均匀性高于内壁面,内壁面的温度周向不均匀性非常低,壁面周向平均温度满足一维导热公式。窄通道与角通道处流体先后通过拟临界区域,促使加热管外壁面温度的周向不均匀性随主流体比焓值的增加出现3个不同变化特征的区域。等壁面热流密度条件下,计算结果与等体积释热率条件有较大程度的不同。等体积释热率的假设与实际情况更加接近,说明实际情况下固体内部存在周向导热,促使周向温度分布更加均匀。

并联双通道密度波不稳定性理论研究

刘艳军, 孙玉发, 闫晓, 肖泽军, 赵华

2012, 33(5): 59-63.

摘要(21) PDF(0)

摘要:
采用频域法对并联双通道密度波不稳定进行理论研究,建立密度波不稳定分析模型,对热工参数及进、出口阻力系数对密度波不稳定的影响进行理论分析。结果表明,在一定参数范围内,且其他热工参数不变的情况下,增加系统压力、质量流速或入口过冷度,系统稳定性增强;增大入口阻力,系统稳定性增强,增大出口阻力,系统稳定性减弱。

起伏运动对矩形窄缝通道内汽泡直径分布的影响

洪钢, 闫晓, 杨燕华, 徐建军, 肖泽军, 黄彦平

2012, 33(5): 64-68.

摘要(11) PDF(0)

摘要:
为进一步探明起伏条件下过冷沸腾两相流相分布特性,采用高速摄像技术和数字成像分析技术,对静止和起伏条件下窄缝通道内汽泡进行可视化实验研究。实验结果表明:随着起伏频率增加,各相位间流道内汽泡直径变化增大。在相同的起伏条件下,增加质量流速将减小各相位间汽泡直径波动幅度。文中给出汽泡平均直径随起伏运动波动幅值的预测关系式,预测结果平均相对偏差为±19.1%。

基于认知过程的核电厂操纵员诊断任务分析

周勇, 张力

2012, 33(5): 69-75.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
核电厂中操纵员的诊断任务是一种高度复杂的不确定性推理活动,诊断失误是导致执行类人因失误的重要原因。以心理模型、知觉/行动环等理论为基础,构建一种新的、侧重于分析操纵员内在认知思维过程的诊断任务模型,并将该模型运用于美国Crystal River核电厂的一次意外停堆事件的分析。实例分析表明,操纵员在诊断任务中存在的主要问题为强烈的证实倾向、难以产生完备的假设集合、群体思维定势、假设验证缺乏系统性等。

止回阀对EPR反应堆主泵卡轴事故后果的影响

陈秋炀, 周拥辉

2012, 33(5): 76-78,95.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
分析计算欧洲先进压水堆(EPR)反应堆主泵卡轴事故,并对比在主泵出口安装止回阀和没有安装止回阀模型的卡轴事故安全分析。结果表明,在EPR主泵卡轴事故中,止回阀可增加模型堆芯进口流量约4%,有利于堆芯的冷却。止回阀可显著地提高堆芯最小偏离泡核沸腾比(DNBR),降低堆芯偏离泡核沸腾(DNB)份额,降低包壳温度约14℃。模型分析结果表明,在主泵卡轴事故工况下,主泵出口安装止回阀可更好地维持堆芯的完整性。

基于隐马尔可夫的核电厂半数字化人-机界面事故诊断过程人因可靠性模型

蒋建军, 张力, 王以群, 戴立操, 彭玉元, 李鹏程, 皱萍萍

2012, 33(5): 79-82,128.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
以核电厂为参考背景,提出考虑人因的隐马尔可夫事故诊断过程可靠性模型。该模型由3个评价部分组成,对每一部分提出特定的函数来估计诊断过程的人因失误率,通过实验对提出的方法进行测试。测试结果表明,本文模型的人因失误率精确、可靠,提出的方法比单一的威布尔函数更准确,并得到适合该过程的神经网络激励函数。

PSA通用数据库中超参数的估计方法研究

何劼, 张彬彬

2012, 33(5): 83-86.

摘要(19) PDF(0)

摘要:
在构建核电厂概率安全评价可靠性通用数据库时,通常难以确定核电设备的超参数值。如果超参数的值不准确,那么堆芯损伤频率的不确定性分析结果将受到影响,而且也难以开展设备可靠性参数的贝叶斯更新。为解决这方面问题,根据经验贝叶斯方法,研究从设备失效记录得到可靠性通用数据过程中的统计学模型和参数估计方法,重点讨论矩法估计和极大似然法估计的数学原理,并通过举例介绍这两种方法的实际应用。

移动式放射性废液接收处理装置设计

孔劲松, 吕景彬, 郭卫群

2012, 33(5): 87-90.

摘要(14) PDF(0)

摘要:
分析多种放射性废液处理方法的优缺点,结合远红外辐射加热技术与蒸发处理技术,设计一套适合复杂源项废液的移动式接收处理的试验装置,该装置具有能耗低、去污效率高、不易起泡、不易结垢等特点。

蒸汽发生器一级汽-水分离器性能数值研究

李萍, 杨富军, 陈小龙, 姚伟达, 谢永诚

2012, 33(5): 91-95.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
采用计算流体力学(CFD)方法,应用欧拉双流体模型对核电厂蒸汽发生器(SG)一级汽-水分离器性能进行模拟。研究循环倍率、叶片升角和叶片轴向位置等因素对压降、分离效率和蒸汽湿度的影响规律。计算结果表明:对所计算的叶片,压降随着叶片升角的增加逐渐减小;叶片升角在30°时,分离效率最好且出口蒸汽湿度最小,存在一个最佳的叶片轴向位置。

CITP-Ⅱ产氚辐照装置的换料流场研究

张之华, 米向秒, 叶林, 刘志勇, 李润东, 邓勇军

2012, 33(5): 96-99.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
介绍CITP-Ⅱ产氚辐照装置的基本结构,阐述增殖剂换料的基本流程,对产氚辐照装置的气-固两相流进行研究,计算装置内的压力、流速、吹浮力等流场参数。结果表明,通过可靠的结构设计和合理的吹送载带气体进出口压差选择,可实现辐照装置内增殖剂的在线换料操作。

快中子临界装置数字化仪控系统研制

李勐, 白忠雄, 项伟灵, 鲁艺, 蒋治国, 叶岑明, 张翼, 荣茹

2012, 33(5): 100-106.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
基于可编程片上系统、虚拟仪器、现场总线控制等技术,设计的快中子临界装置的数字化仪表控制系统能完成临界装置的启动、运行和停堆,可在线实时监测、计算、保存与查询临界装置的周期反应性、增殖反应性、功率、温度等状态参数,并完成异常工况下的报警和保护。2年多的运行表明该系统能很好地满足临界装置运行的要求。

SOP规程下堆芯冷却监测系统的设计

何正熙, 余俊辉, 李小芬, 苟拓

2012, 33(5): 107-110.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
在岭澳核电站二期工程中首次采用状态导向规程(SOP)。根据该规程的要求,堆芯冷却监测系统(CCMS)需要完成SOP下6大状态功能中的2个监测任务,即一回路水装量和一回路压力温度的监测。由反应堆压力容器水位来反映水装量,用最低过冷裕度(ΔTsat)来反映一回路的压力和温度。为了完成这些监测任务,从一次仪表、数据处理到信息显示相对于事件导向规程(EOP)下的设计都有重大的不同,本文主要从系统设计的角度对其进行描述。

大型半螺旋吸入室双吸泵优化设计

付强, 袁寿其, 王秀礼, 朱荣生

2012, 33(5): 111-115.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
对半螺旋吸入室双吸离心泵内部定常三维湍流进行全流道数值模拟。通过3种不同结构形式半螺旋吸入室水力性能的对比,分析导流板对半螺旋吸入室双吸泵性能的影响。运用计算流体力学(CFD)流场软件CFX,采用标准k-ε湍流模型,基于雷诺时均N-S方程,通过SIMPLE算法进行数值模拟分析。计算得到了半螺旋吸入室内部断面速度和压力变化分布图,获得了半螺旋吸入室双吸泵的水力特性以及吸入室水力损失占总损失的份额。计算结果表明:导流板偏置能够有效地改善半螺旋吸入室内部的流动变化规律,可以消除叶轮进口处的漩涡,使吸入口流线比较均匀、稳定,有效减少叶片进口绕流引起的压降,效率高且抗汽蚀的效果好;数值模拟与半螺旋吸入室双吸泵样机的试验结果符合较好。

基于DSP技术的4πβ-γ符合测量装置设计与验证

曾和荣, 冯琦杰, 冷军, 钱达志, 白立新, 张一云

2012, 33(5): 116-119.

摘要(18) PDF(0)

摘要:
详细介绍基于DSP技术的4πβ-γ符合测量装置的硬件和软件。该装置采用自行研制的数字符合采集器代替传统的符合测量装置中的单道、门产生器、符合电路和定标器,可大大提高测量效率,降低硬件成本。通过实验验证该装置设计是成功的。

AP1000核电厂蒸汽发生器管板堆焊冷裂纹问题分析

郑张利, 吴志远, 曹定

2012, 33(5): 120-123.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
从母材焊接特性、H元素对裂纹的影响、焊接工艺及堆焊层残余应力等方面详细阐述AP1000蒸汽发生器管板堆焊过程中裂纹产生的原因,从锻件采购、焊接控制以及堆焊工艺等方面对AP1000管板堆焊工艺提出切实可行的改进方案。

Ti-4Al-2V钛合金高温高周疲劳性能研究

周海彬, 熊茹, 刘桂良, 李川黔, 刘鸿, 张亮

2012, 33(5): 124-128.

摘要(17) PDF(0)

摘要:
采用旋转弯曲的加载方式完成近α相Ti-4Al-2V钛合金棒材在350℃空气中的常规成组法疲劳试验和升降法疲劳试验,对试验数据进行分析和处理,对疲劳断口进行扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明,Ti-4Al-2V钛合金棒材理论耐久极限应力为339 MPa,稍高于经验公式计算值,材料具有较好抗高周疲劳的性能;与常温试验结果(394 MPa)相比,高温会加速试样的氧化,降低材料的疲劳寿命。

疲劳寿命实验曲线拟合方法选择研究

肖军, 邱绍宇, 陈勇, 熊茹

2012, 33(5): 129-132.

摘要(20) PDF(0)

摘要:
疲劳寿命的分散性影响其实验曲线拟合方法的选择,通过引入极差离散系数CR,根据实验所取的不同应变水平或者应力水平下对应的CR最大值的大小,确定曲线拟合采用的最优拟合方式,并采用该原则对疲劳寿命实验数据进行曲线拟合。拟合结果表明,拟合方法选取原则有利于优化疲劳寿命实验曲线拟合。

蒸汽发生器二次侧不可溶性杂质数量研究

安润

2012, 33(5): 133-135.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
根据立式倒U型管自然循环蒸汽发生器(SG)工作原理,建立SG二次侧杂质数量数学模型,推导二次侧不可溶性杂质数量与SG给水流量和排污流量的具体函数关系式。结果表明,二次侧杂质数量按e的指数函数形式增长,且存在极限值;当SG连续运行至约15个满功率天时,二次侧的杂质数量接近最大值;排污管的杂质排放量随二次侧杂质浓度(数量)的增大而增大,直至与进入SG的杂质数量基本相平衡。

世界先进小型压水堆发展状况

陈培培, 周赟

2012, 33(5): 136-139.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
先进小型压水堆是优化核电厂安全性、经济性和灵活性的结果,主要面对非主干网电力系统,可以比较经济和高效地替代中小型火电机组。本文讨论了小型压水堆的概念、优势、发展历史及目前的发展状况,并重点介绍美国两种主要小型压水堆的设计理念,意在为国内核能行业人士提供及时的核电科技信息,并推动我国在先进小型压水堆科研项目上的进一步探讨。

高温气冷堆氦气主流区中石墨粉尘运动特性初步分析

彭威, 杨小勇, 于溯源, 王捷

2012, 33(5): 140-144.

摘要(13) PDF(0)

摘要:
以高温气冷堆一回路氦气中石墨粉尘颗粒为研究对象,初步计算分析氦气主流区中单个石墨粉尘颗粒的各种受力。结果表明,各种受力中,气体阻力占绝对主导作用。在分析受力的基础上,推导出一回路中石墨粉尘颗粒的简化运动控制方程,并计算分析石墨粉尘颗粒速度随氦气流速的运动规律:当主流氦气流速度恒定时,石墨粉尘颗粒速度按照负指数的运动规律不断趋近于主流氦气速度;当主流氦气速度随时间发生线性变化时,石墨粉尘颗粒速度与主流氦气速度趋向于一个恒定的差值;在高温气冷堆氦气气轮机循环中,石墨粉尘颗粒从静止到流动时的加速度变化与反应堆功率调节的增减呈现同一性。

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2012年第33卷第5期

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