核动力工程

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石凯凯, 郑斌, 郑连纲

2021, 42(S2): 1-4. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0001

摘要(294) HTML (72) PDF(34)

摘要:
为研究瞬态载荷下堆芯筒体内表面裂纹疲劳扩展，采用Zencrack软件中的裂纹块分析方法，对反应堆压力容器堆芯筒体内表面含半圆形轴向裂纹（裂纹深度d为10 mm，裂纹表面长度l 为20 mm）在瞬态载荷下的裂纹形貌变化规律进行了仿真模拟研究，其中采用子程序对堆芯筒体材料的疲劳裂纹扩展速率模型进行了实现。通过仿真研究可知：材料疲劳裂纹扩展速率模型的子程序实现是分析裂纹疲劳扩展模拟的一种高效方式；裂纹块分析方法计算得到的应力强度因子与规范工程化分析方法计算得到的结果是相当的；堆芯筒体内表面初始态为半圆形的轴向裂纹，在瞬态载荷下其裂纹疲劳扩展会出现初始态裂纹椭圆化的过程。

自然循环蒸汽发生器的水位动态特性分析

邱磊磊, 张贤山, 魏新宇, 孙培伟

2021, 42(S2): 5-9. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0005

摘要(299) HTML (70) PDF(46)

摘要:
准确地获得自然循环蒸汽发生器（SG）水位的动态特性，对于SG水位控制系统的设计具有重要的指导意义。本文基于流体质量守恒、能量守恒和动量守恒方程，建立了SG的十六阶非线性动态模型（N-M）；基于微扰理论对N-M线性化得到了SG的传递函数模型（T-M）；在MATLAB/Simulink仿真平台上对2种模型引入相同的扰动，仿真结果表明：两者瞬态结果一致，均能正确反映SG的水位动态特性。本文的研究有助于理解SG水位变化的机制，为SG的水位控制系统设计提供分析工具。

辐照考验管切割专用装置研制

李成业, 吴瑞, 王万金, 王亚军, 刘豪, 张先萌

2021, 42(S2): 10-14. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0010

摘要(226) HTML (108) PDF(42)

摘要:
为消除棒状辐照考验管在水下径向切割过程中产生的金属飞屑危害及切割位置发生异常变形的影响，提出了旋转挤压式管件切割法；该方法采用伺服电机-蜗轮驱动结构，配合线性可变差动位移传感器（LVDT）控制系统，同时考虑安全措施，设计了旋转式棒束型燃料考验管的切割专用装置。三维建模及仿真分析表明：该装置能够保证棒束型考验管径向切断，且切口处材料朝管内变形，整个切割过程中无切屑产生，可以确保安全地完成辐照后考验管的水下切割。

蒸汽发生器¹⁶N同位素传输时间计算方法研究

吴舸, 李冬慧, 李磊, 田雅婧, 汤臣杭, 苏桐, 胡彧

2021, 42(S2): 15-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0015

摘要(131) HTML (75) PDF(21)

摘要:
为获得蒸汽发生器（SG）^l6N同位素由传热管破损处到达主蒸汽管道内探测点的传输时间，本文提出了一种采用一维稳态模型且以质量、动量和能量守恒方程为基础的SG稳态热工水力参数计算方法。该方法采用有限差分法进行离散处理，使用漂移流模型处理SG内部的两相流动；在此基础上实现对SG在不同功率水平、不同传热管泄漏位置对应的¹⁶N同位素传输时间的计算。经对比，本文提出的计算方法所得到的结果满足工程需要，已应用于华龙一号核电工程。

换料水箱不同初始温度对非能动余热排出热交换器换热性能的影响

严林峰, 吴幸慈

2021, 42(S2): 20-24. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0020

摘要(302) HTML (81) PDF(29)

摘要:
为探索AP1000内置换料水箱（IRWST）不同初始温度对非能动余热排出热交换器（PRHR HX）换热性能的影响，并讨论调整IRWST水温的效益，采用计算流体动力学分析的方法对其进行瞬态数值模拟，湍流模型选用标准的k-ε模型，压力和速度的修正选择SIMPLEC算法。结果表明，降低IRWST的初始温度可提高PRHR HX的换热性能；IRWST初始温度和管束出口平均温度呈正比；管束进出口相对温降随IRWST初始温度的降低呈线性增加。在此基础上，对后续的研究发展方向进行了展望，提出在发生事故后，先提高IRWST水温以降低堆芯组件热应力损伤和流体振动，然后慢慢降低IRWST水温以维持换热能力，使其不但保有反应堆堆芯的完整性、无损反应堆堆芯组件并且能够维持堆芯长期冷却的设计思路。

汽轮机蒸汽旁路排放系统的动态特性分析

张贤山, 孙培伟, 魏新宇

2021, 42(S2): 25-28. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0025

摘要(329) HTML (145) PDF(37)

摘要:
从流体的基本守恒方程出发，使用临界流模型计算各出口蒸汽流量推导和建立了蒸汽旁路排放系统的动态模型。为了获得汽轮机蒸汽旁路排放系统的动态特性，在MATLAB & Simulink仿真平台上使用机理法建立了瞬态模型，通过引入多种边界条件扰动确定了蒸汽旁路排放系统的动态特性；分析了其中的蒸汽流量与排凝汽器阀扰动的瞬态响应，瞬态仿真结果符合物理规律，这些结果对后续的汽轮机蒸汽旁路排放控制系统的设计具有重要意义。

中国聚变工程试验堆氦冷包层安全分析研究

周冰, 王晓宇, 王艳灵, 胡泊

2021, 42(S2): 29-32. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0029

摘要(415) HTML (106) PDF(34)

摘要:
为了评估中国聚变工程试验堆（CFETR）氦冷包层系统的安全性及优化包层设计，基于CFETR氦冷包层的设计特点梳理了包层系统事故初始事件，确定了事故列表与设计基准事故；并采用最佳瞬态估算程序RELAP5对CFETR氦冷包层模块进行了热工水力学的稳态分析，在此基础上参考设计基准事故要求进行了事故瞬态的初步安全分析。分析结果表明：聚变堆氦冷包层系统事故安全分析应重点关注系统不同位置的失去冷却剂事故（LOCA）；对真空室内（in-vessel）LOCA大破口事故进行了分析计算，给出了包层第一壁最高温度和真空室内最高压力，满足现有验收准则要求。

定位格架外观自动检测装置研制

王丹, 盛锋, 李峰, 李杰华

2021, 42(S2): 33-36. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0033

摘要(281) HTML (172) PDF(33)

摘要:
针对目前国内定位格架的外观检查一直采用人工目视检查的方式、检测效率低、易导致检验人员视觉疲劳、甚至有发生误检和漏检的风险的问题，通过采用光电、图像采集、软件处理技术，研制了一套定位格架外观自动检测装置，实现了对定位格架外观检测项目的自动检测；提高了定位格架的检测水平、检测效率，尽可能地避免了人工漏检的情况，进一步减少了堆内核燃料组件运行的风险。检测精度达到了设计目标，现已成功应用于定位格架的外观检测中，运行情况良好。

基于最近邻域算法的蒙卡负载均衡实现

崔显涛, 强胜龙, 匡邓晖, 尹强, 张文鑫, 刘远, 吴斌

2021, 42(S2): 37-40. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0037

摘要(270) HTML (100) PDF(39)

摘要:
为解决蒙特卡罗程序（蒙卡程序）由于迭代后期导致的粒子负载不均衡，从而引起程序并行效率低下的问题，通过分析不同算法的优劣，在蒙特卡罗计算辅助工具包（MOI）蒙卡程序上采用了最近邻域算法实现了负载均衡技术。通过千万网格算例对其进行测试，算法降低了至少10%计算时间，且随着燃耗加深，计算时间会进一步降低。结果表明：最近邻域算法针对粒子负载不均衡问题具有较好的效果。

ALSTM-GPC在核电厂协调控制系统中的应用

邓志光, 青先国, 吴茜, 郑晓, 朱毖微, 朱加良, 吕鑫

2021, 42(S2): 41-47. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0041

摘要(357) HTML (116) PDF(35)

摘要:
针对常规比例积分微分（PID）控制器面对复杂系统时控制效果欠佳的问题，充分结合深度学习在特征提取、回归预测以及预测控制在处理多变量、强耦合等问题的优势，先通过ALSTM深度网络构建预测模型控制器，该预测模型以对象一维时序信号作为输入，以长短期记忆网络（LSTM）完成特征提取，然后通过引入注意力机制，对LSTM提取特征的权重参数进行优化，筛选保留目标特征，滤除冗杂特征，实现精准提取有效时序特征。再将广义预测控制（GPC）作为滚动优化控制器，搭建注意力长短期记忆网络-广义预测控制器（ALSTM-GPC)。随后在核电站双入双出多变量协调控制系统进行仿真实验，通过设定值扰动、内扰以及外扰等一系列仿真实验的验证，与常规PID控制相比，ALSTM-GPC控制器具有更优的控制效果。

基于物理指引和数据增强的反应堆物理运行数字孪生研究

龚禾林, 陈长, 李庆, 程思博

2021, 42(S2): 48-53. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0048

摘要(353) HTML (527) PDF(110)

摘要:
为了快速精准地在线计算和预测核反应堆运行行为，提出一种基于物理指引和数据增强的反应堆物理运行数字孪生，以实现堆芯快、热群中子通量分布、功率分布等物理场的快速和精确计算。基于模型降阶技术和机器学习构建中子物理快速计算模型，实现物理指引；基于快速计算模型构建反问题模型，实现数据驱动。通过“华龙一号”反应堆设计运行数据测试表明：数字孪生在时间和精度方面均满足工程要求，具备在线监测工程应用的潜力。

弹簧金属C形环密封特性分析及优化设计方法研究

姜露, 李辉, 张瀛, 邵雪娇, 张丽屏, 傅孝龙

2021, 42(S2): 54-59. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0054

摘要(332) HTML (151) PDF(42)

摘要:
为完善弹簧金属C形环密封特性分析及设计方法，通过建立精细化分析模型，对压缩回弹特性曲线进行精确模拟，并通过试验数据验证数值方法的有效性和正确性；此外，采用试验设计方法开展结构参数敏感性系统分析，深入研究设计参数对密封特性的交互影响规律；并基于多岛遗传算法（MIGA）建立优化模型，对关键参数进行优化设计研究。研究结果表明，压缩回弹特性曲线模拟结果与试验数据吻合良好，且数值方法具有非常好的稳定性；弹簧丝直径、密封层和包覆层厚度对密封面接触压力特性产生重要影响，但弹簧丝直径不宜过大或过小；采用本文所建立的优化模型及方法，可以快速获得关键参数的最优组合，有效提高密封性能。

快中子探测器辐照样件设计及温度特性研究

蒋天植, 韦峥, 包超, 廖龙涛, 孙聪健, 杨振雷, 李进, 林超, 喻恒, 卢佳玮

2021, 42(S2): 60-64. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0060

摘要(319) HTML (89) PDF(45)

摘要:
为实现核动力装置堆外快中子注量率监测的目的，开展了基于硫化锌（ZnS）闪烁体的小型化快中子探测器研制工作。为验证快中子探测器的耐中子辐照性能，结合辐照装置特性及辐照部件需求等开展了快中子探测器辐照样件设计，采用蒙特卡洛软件及COMSOL Multiphysics 5.5对基于ZnS闪烁体的快中子探测器内粒子输运及整体温度场分布进行了仿真模拟分析，并对探测器辐照样件进行迭代设计，完成了ZnS闪烁体的快中子探测器辐照样件设计。同时基于对仿真数据的深入分析，提取出各种材料在辐照场下的温度特征，为后续快中子探测器辐照样件加工制造及单个材料的辐照验证试验提供理论指导。

压水堆核电厂燃料棒大破口情形下的辐射源项特征研究

景福庭, 吕焕文, 朱建平, 高希龙, 黄迁明

2021, 42(S2): 65-69. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0065

摘要(180) HTML (81) PDF(39)

摘要:
反应堆运行中，燃料棒出现大破口后，会引起燃料芯体材料的释放和一回路源项的明显上升，影响反应堆的安全运行。本文基于某核电厂的源项实测值进行燃料破损状态评估，分析表明堆芯燃料棒出现了大尺寸的破口，并出现了燃料的释放，与停堆后的破损检查结果基本一致。研究表明燃料棒大破口情形下的一回路源项存在以下特征：冷却剂中¹³⁴I源项的持续上升；典型裂变产物的活度谱与沾污铀的活度谱相近；功率瞬变时没有明显碘峰现象；冷却剂中可以检测出²³⁹Np源项。这些规律可用于反应堆的燃料破损分析，有助于及时识别出堆芯出现燃料棒大破口的情形。

封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落试验研究

刘帅, 江小州, 冯志鹏, 黄旋, 张锐, 张毅雄

2021, 42(S2): 70-76. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0070

摘要(133) HTML (75) PDF(18)

摘要:
通过对封闭三通旁支管水介质下漩涡脱落现象进行研究，根据其三通管道漩涡脱落产生机理，建立了封闭三通旁支管试验装置进行机理验证。采用粒子图像测速（PIV）试验手段，获取不同流动工况下封闭三通旁支管三通位置处截面流线、速度等，分析了三通管道漩涡脱落产生的位置及其变化特征。试验结果表明：由于三通管道特有的流场结构会导致在三通位置形成压力波，在旁支管道内形成漩涡；在流体流经主管道与旁支管道的交界区域会产生很大速度梯度，导致在旁支管道前缘位置形成不断脱落的小漩涡团；由于流体粘性作用，旁支管道前缘流体会被主流区域流体带动向下游流动，在前缘位置产生真空区域；主管道与旁支管道交界面速度波动、旁支管道内的漩涡大小、旁支管道前缘的漩涡脱落速度均会随着流速的增加而增大。

综合棒束CHF机理模型开发与验证

刘伟, 彭诗念, 江光明, 刘余

2021, 42(S2): 77-81. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0077

摘要(322) HTML (121) PDF(38)

摘要:
为了实现棒束通道中宽参数范围下偏离泡核沸腾（DNB）型和干涸（DO）型临界热流密度（CHF）的连续准确预测，采用棒束通道中的CHF分类准则和气泡湍流脉动下的过热液体层蒸干DNB型CHF机理模型，结合已经研究成熟的DO型CHF机理模型，建立了覆盖不同类型CHF的综合棒束CHF机理模型。采用中国核动力研究设计院（NPIC）的5×5全长棒束CHF实验数据对所建立的综合棒束CHF机理模型进行了验证，结果表明，综合棒束CHF机理模型所有的预测值/测量值（P/M）数据均匀地分布在1附近，最大相对偏差在±22%之内，说明开发的综合棒束CHF机理模型能够实现对棒束通道DNB型和DO型CHF的连续准确预测。

弥散颗粒系统双重非均匀性物理边界研究

娄磊, 柴晓明, 姚栋, 李满仓, 陈亮, 刘晓黎, 张宏博, 李司南, 唐霄, 周楠

2021, 42(S2): 82-88. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0082

摘要(128) HTML (38) PDF(17)

摘要:
弥散颗粒系统由于双重非均匀性而无法用传统中子学计算程序描述，直接采用体积均匀化方法处理会带来反应性计算偏差。本文通过分析弥散颗粒燃料及不同类型弥散颗粒可燃毒物的体积均匀化反应性计算偏差及其与光学长度的关系，提出将计算偏差的影响因素整合为修正光学长度，提出了弥散颗粒系统双重非均匀性的物理边界，当修正光学长度大于10⁻⁴时，体积均匀化方法的反应性计算偏差将大于100pcm（1pcm=10⁻⁵），需要考虑弥散颗粒系统的双重非均匀性。

国产508-3钢不同温度下非比例多轴循环变形行为研究

田俊, 唐妍婕, 张丽屏, 傅孝龙, 邝临源, 张瀛, 姜露, 李辉, 刘贞谷

2021, 42(S2): 89-92. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0089

摘要(231) HTML (79) PDF(15)

摘要:
国产508-3钢是压水反应堆压力容器的关键材料，为了研究国产508-3钢不同温度下的非比例多轴循环变形行为，本文在25、200和350℃下，对国产508-3钢开展了多轴非比例路径下应变控制和应力控制的全寿命疲劳试验。试验中采用了沙漏形和蝶形的非比例路径，揭示了材料在不同加载路径和不同加载条件下的循环变形特征和棘轮变形行为。研究表明，国产508-3钢的非比例多轴循环变形行为具有明显的温度相关性，由于动态应变时效效应影响，在350℃时材料表现出循环硬化或稳定的特征。

堆内环境下燃料组件板弹簧压紧系统压紧力数值模拟研究

王浩煜, 秦勉, 蒲曾坪, 朱发文, 冉仁杰, 苗一非, 袁攀, 刘孟龙

2021, 42(S2): 93-98. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0093

摘要(159) HTML (119) PDF(29)

摘要:
为了对核燃料组件板弹簧压紧系统设计寿期内的压紧力进行准确预测，结合受快中子辐照影响的板弹簧材料塑性模型和蠕变模型，基于精细化结构模型，提出了堆内环境下板弹簧压紧系统全寿期的压紧力数值模拟方法，并通过与燃料组件板弹簧压紧系统分析软件HOFA计算结果对比的方式，验证了该数值模拟方法的合理性（压紧力最大误差为8.83%）。影响性对比结果表明，在考虑辐照蠕变的情况下，压紧力最大降低4.34%；循环长度增加后，各循环末的压紧力略有增加。

HALT试验方法在数字化仪控设备研制中的应用

张洧川, 赵辉, 秦帆, 赵阳, 青先国, 陈杰, 何小鹏

2021, 42(S2): 99-103. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0099

摘要(147) HTML (109) PDF(13)

摘要:
为了解决数字化仪控设备在设计阶段无法规避其潜在故障模式，传统研制试验方法无法模拟设备在全寿命周期内的环境剖面和任务剖面，以及在研制阶段无法暴露设备部分故障模式的问题，提出对适应性精简后的某型数字化仪控设备开展高加速极限试验（HALT）试验，并借鉴国外大量类似试验的统计结果和设备环境适应性要求制定了衡量故障改进必要性的应力水平范围判据；同时结合相似仪控设备应用经验反馈对试验方案进行了调整；最后结合目标设备已有的机内测试（BIT）检测手段配套开发了实时状态监测和故障分析工具，配套完成试验开展过程中的实时监测和辅助失效分析。试验结果表明，定制化调整后的试验方法可有效地暴露和复现该典型数字化仪控设备的潜在故障，可操作性较强，可应用于其他相似的仪控设备。

热管堆多反馈效应下的启堆特性研究

钟睿诚, 马誉高, 邓坚, 刘余, 柴晓明, 王嘉赓

2021, 42(S2): 104-108. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0104

摘要(449) HTML (562) PDF(85)

摘要:
热管堆采用高温固态堆芯，启堆过程中会经历较大的温升和热膨胀，热管中的工质状态会发生变化，带来复杂的反应性反馈。为研究热管堆反馈机制下的启堆特性，以美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）设计的兆瓦级热管堆MegaPower为研究对象，利用热管堆瞬态分析程序HPRTRAN，采用3种启堆模式对其进行了启堆工况计算，研究了每种模式下的启堆特性。结果表明，热管堆启堆过程中会经历较大的功率波动，可能出现不利于启堆的“温度平台”，间隔转动控制鼓相比于连续转动控制鼓，是一种更安全且实际可行的启堆方案。

DMRM在LOCA整体效应实验上的应用

黄涛, 李仲春, 孙微, 邓坚, 丁书华, 刘余, 吴丹, 钱立波, 申亚欧, 杜鹏, 吴增辉

2021, 42(S2): 109-112. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0109

摘要(112) HTML (40) PDF(25)

摘要:
基于中国核动力研究设计院自主研发的确定模型-现实方法（DMRM）的失水事故评价模型，研制了先进反应堆系统分析程序ARSAC。本文将该方法应用于大破口失水事故工况，以验证该方法的正确性及合理性。在验证过程中，首先通过敏感性分析，建立保守的台架系统模型；在此基础上，对包壳峰值温度（PCT）影响较大的输入条件（系统压力、安全注入箱水温等）进行随机抽样，形成计算分析用到的59组工况；利用ARSAC对这些工况进行分析得到最终结果并将最终结果与实验数据进行对比，结果表明，程序计算得到的压力等参数变化与实验数据变化趋势一致，证明了ARSAC计算的正确性；DMRM得到的PCT温度明显高于实验测得值，证明了DMRM的保守性。

基于B&W临界实验基准题的先进中子学组件程序KYLIN V2.0的验证与确认

赵晨, 彭星杰, 张斌, 柴晓明, 李庆

2021, 42(S2): 113-118. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0113

摘要(301) HTML (65) PDF(32)

摘要:
KYLIN V2.0是中国核动力研究设计院自主研发的先进中子学组件程序，程序分别采用子群共振方法、特征线方法、切比雪夫有理近似方法进行共振、输运、燃耗计算，从而提供多群截面库。本文采用B&W临界实验基准题对于KYLIN V2.0程序进行验证确认，包括了B&W1484临界基准题21个算例、B&W1810临界基准题23个算例等。计算结果表明，KYLIN V2.0程序计算结果与测量数据吻合较好，验证了KYLIN V2.0程序具有较好计算精度与非均匀计算能力。

熔融物堆内滞留策略分析程序CISER2.0模型解析

刘丽莉, 张明, 邓坚, 余红星, 陈亮, 许幼幼, 罗跃健

2021, 42(S2): 119-123. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119

摘要(149) HTML (68) PDF(20)

摘要:
首先对熔融物堆内滞留策略有效性分析程序CISER2.0的模型进行了解析。CISER2.0程序包含4个3层熔融池模型：Esmaili & Khatib-Rahbar模型、Seiler模型、Salay & Fichot模型以及自主开发模型。对比发现，相比Esmaili & Khatib-Rahbar模型，Seiler模型更为保守；而Salay & Fichot模型虽然在计算氧化物层和重金属层成分时是基于热力学理论，但在确定轻金属层成分时采用的是用户假设的方法，且认为轻金属层是在熔融池顶部自动形成的；自主研发熔融池结构模型基于事故进程计算熔融池的结构，相对Salay & Fichot模型可自动计算轻金属层成分。本文以1000 MW先进反应堆为对象，基于程序中不同的熔融池分层模型，计算了主管道冷段小破口事故后熔融物在下腔室形成的熔融池的形态。但由于本研究对象的熔融物中的不锈钢含量太少，未能形成满足Seiler模型的三层结构。另外，本文还根据计算得到的三层熔融池结构给出了压力容器外壁面的热流密度分布。结果发现，各熔融池对应层中的熔融物成分的差异导致了压力容器外侧的热流密度分布的不同。即使在将Esmaili & Khatib-Rahbar模型和Salay & Fichot模型的对应层厚度设置成基本一致的情况下，两者的热流密度分布的差异也较大。同时，与前三种模型不同，自主研发模型还给出了熔融物跌落下腔室过程中压力容器外壁面的瞬态热流密度。

基于CUDA技术的先进组件中子学程序异构并行研究

郑勇, 芦韡, 马永强, 崔显涛, 郭凤晨, 马党伟, 涂晓兰

2021, 42(S2): 124-129. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0124

摘要(246) HTML (89) PDF(25)

摘要:
为了提升先进组件中子学程序KYLIN-II处理复杂边界条件问题的计算性能，基于可编程显卡异构并行技术对KYLIN-II程序开展了异构并行化研究，实现了共振、输运等模块的海量线程并行计算，并通过优化迭代策略减少了异构并行程序的原子操作次数。为验证异构并行程序的计算精度和加速效果，针对AFA3G超级组件、六角形板型燃料组件、多层套管型燃料栅元等测试例题开展计算，计算结果表明，异构并行程序不会影响计算结果精度，单张显卡异构并行后的KYLIN-II程序可以达到10倍以上的加速比，优化迭代流程可以有效减少计算耗时。相对于传统的基于中央处理器（CPU）的多核并行机制，显卡异构并行显著降低了KYLIN-II程序大规模并行需要的经济成本，可以作为KYLIN-II程序开展进一步并行优化的方向。

“华龙一号”CF3燃料元件辐照考验与性能分析

张坤, 焦拥军, 陈平, 邢硕, 李国云, 蒲曾坪, 何梁, 范航, 王严培, 秋博文, 惠永博

2021, 42(S2): 130-135. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0130

摘要(332) HTML (163) PDF(86)

摘要:
CF3燃料组件是我国自主研发的大型压水堆燃料组件，其将用于“华龙一号”反应堆，支持“华龙一号”的出口。为了满足“华龙一号”反应堆的要求，在商业堆上开展了CF3先导组件的辐照考验，通过池边检查获取了燃料元件堆内数据，并基于堆内数据进行了模型开发，建立了适用于CF3燃料元件的性能分析程序，基于此针对“华龙一号”反应堆的需求，对CF3燃料元件的性能进行了预测。分析结果表明，CF3燃料元件满足“华龙一号”反应堆设计要求。

核动力装置在线操纵危害性分析方法研究

李伟, 青先国, 赵阳, 张中岳, 代锴垒

2021, 42(S2): 136-139. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0136

摘要(208) HTML (95) PDF(28)

摘要:
为了在线评估操纵员的操纵行为是否存在危害性，以避免人因失误、确保核动力装置安全运行，探讨了一种基于系统目标-功能模型的操纵危害分析方法，该方法根据核动力装置运行参数确定目标和功能状态，并根据目标-功能之间的因果依存关系定性推理分析操纵行为对系统目标的影响。研究结果表明，所提出的方法可以提示操纵员操纵动作对特定系统目标和功能的潜在危害性后果，方法鲁棒性好、实时性高，有助于减少和避免人因失误。

基于系统可靠性分配的设备分级技术研究

陈宝文, 张丹, 朱大欢, 蒋孝蔚, 方红宇, 米争鹏, 程瑞琪, 钟明君

2021, 42(S2): 140-145. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0140

摘要(272) HTML (150) PDF(35)

摘要:
传统的设备分级方法以安全功能实现为基准，该方法无法兼顾核电厂（NPP）的经济性。针对该问题，以NPP高安全及高经济性实现为目标，提出一种基于系统可靠性分配且融合系统重要度与核安全重要度因子对设备进行分级的新方法。以浮动式核电站凝给水系统为例，开展设备可靠性分级研究。研究给出了考虑了系统重要度和核安全重要度后的可靠性量化结果。该结果可以作为设备分级的依据，并能够用于电厂设备的检修、故障诊断和健康管理。

基于共享内存技术的有源振动控制器研制

何洪阳, 杨恒, 周禹, 张鲲, 李朋洲, 何子昂

2021, 42(S2): 146-149. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0146

摘要(197) HTML (59) PDF(21)

摘要:
船舶动力装置的泵和管道的振动通过基座或支撑传递给主体，会带来严重的安全隐患。控制器是有源振动控制系统的核心，针对传统控制器存在的不足，提出基于共享内存技术研制有源振动控制器，其模数转换（A/D）采集模块和数模转换（D/A）输出模块均含微控制单元（MCU），现场可编辑逻辑门阵列（FPGA）、数字信号处理（DSP）和MCU实时向共享内存读写数据，共享内存采用超级块和数据块的构架；同时验证控制器的最大采样频率和系统延迟误差等重要指标，并在模拟台架上开展误差通道辨识试验。结果表明，研制的控制器满足低频线谱控制要求，同时提升了数据传输效率，保证系统实时性。

云计算在核级管道应力分析与优化设计中的应用研究

姜圣翰, 范凯, 王用超, 王帅, 张鲲

2021, 42(S2): 150-153. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0150

摘要(156) HTML (54) PDF(33)

摘要:
针对核级管道应力计算中难以求取最优解的问题，本研究将云计算与管道应力分析计算相结合，通过设定限制条件，开发了核级管道预处理方法，提出了云计算预处理管道应力分析流程，同时结合特征分析和数据建模，利用支持向量机建立了应力合格模型以节省计算时间。基于核级管道弹簧支吊架数量最小化和支吊架位置合理性的算例表明，该方法可高效、快速求出给定条件下核级管道应力分析最优解。

多控制器基于同步触发机制的响应时间自动测试技术研究

田皓文, 贺先建, 文景, 陈钊, 袁胜军

2021, 42(S2): 154-158. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0154

摘要(257) HTML (75) PDF(25)

摘要:
为解决现有基于示波器类设备的响应时间测试方法普遍存在测试样本基数有限、测试数据误差偏大、测试效率低等缺陷以及不满足测试严谨性和当前产业化发展需求的问题，通过对现有核电厂分布式控制系统（DCS）响应时间测试技术的分析，研发设计了以多控制器分布式测试平台为基础的基于同步触发机制的响应时间自动测试技术。实践证明，该响应时间自动测试技术在工业控制领域具备特有的技术优势和可实施性，具有较高的推广价值。

基于系统工程的研究堆启停与关键设计维护策略设计研究

扶靓虔, 苗壮

2021, 42(S2): 159-164. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0159

摘要(458) HTML (78) PDF(36)

摘要:
为解决因研究堆系统众多，相互匹配的接口复杂，传统的基于文本的研究堆启停方案的设计方法存在策略与系统不好匹配、系统间接口、变更追溯困难等问题，利用基于模型的系统工程（MBSE）方法，通过逐层分解实际案例和匹配系统功能，完成了研究堆的启停方案设计以及关键设备维护策略设计分析，并利用仿真机进行典型操作策略的验证。结果表明：利用MBSE方法设计的研究堆启停方案及维护策略能够实现设计目标，该设计方法科学高效、可追溯强，可提高核工程设计效率。

FeCrAl-UN燃料棒性能模拟分析

涂腾, 高士鑫, 周毅, 陈平, 张瑞谦, 杨青峰, 廖楠

2021, 42(S2): 165-170. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0165

摘要(371) HTML (86) PDF(44)

摘要:
FeCrAl包壳和UN芯块作为耐事故燃料（ATF）的重要选项，需要对其在压水堆环境中的性能进行分析。本文基于国内外最新的FeCrAl包壳和UN燃料物性数据和行为模型，对燃料性能分析程序FUPAC进行了二次开发，从而对不同线功率密度下FeCrAl/UN、FeCrAl/UO₂、Zr-4/UN和Zr-4/UO₂燃料棒堆内性能进行分析。通过对比，FeCrAl/UN燃料棒在芯块温度、裂变气体释放、燃料棒内压等方面具备良好性能，但由于FeCrAl包壳的蠕变率低，一旦包壳-芯块间隙闭合，包壳应力迅速增加，该现象需要在后续研究中加以关注。

留言板

2021年第42卷第S2期

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