核动力工程

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岭澳二期核电站数字化反应堆保护系统

刘宏春, 王涛涛, 王华金, 周继翔, 刘光明, 许东方

2008, 29(1): 1-4,9.

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摘要:
岭澳二期核电站反应堆保护系统是我国自主设计的第一个数字化反应堆保护系统。本文介绍了岭澳二期核电站数字化反应堆保护系统的总体结构、设计特点、定期试验以及自检等方面的内容。

秦山核电二期扩建工程堆芯冷却监测系统设计

何正熙, 李白, 吴峻, 张帆

2008, 29(1): 5-9.

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摘要:
由于秦山核电二期工程中使用的堆芯冷却监测系统机柜已停产,所以在秦山二期扩建工程中采用了安全级数字化仪表控制系统(TXS)作为堆芯冷却监测系统的处理平台。本文详细描述了采用TXS平台后堆芯冷却监测系统的结构和工作原理。

大亚湾基地电磁干扰对敏感仪表控制设备的影响分析

屈月启, 卢文跃, 毛晓明, 杨光, 张铄, 喻亮

2008, 29(1): 10-13.

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摘要:
简要介绍了电磁干扰对设备的影响方式、国外核电站的电磁干扰反馈以及电磁干扰的预防措施,结合岭澳核电站(Ⅰ期)现场的电磁干扰试验结果,分析了大亚湾基地(大亚湾核电站和岭澳核电站I期厂区)电磁设备对敏感仪表控制设备的影响,并提出了相关建议。

基于控制Petri网的高温气冷堆燃料装卸过程控制系统设计方法

韩赞东, 刘继国, 罗晟

2008, 29(1): 14-18,24.

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摘要:
介绍了一种基于控制Petri网(CPN)的控制系统设计方法,通过将库所与输出和操作关联,将变迁与输入和条件关联,并引入了宏库所和宏操作,实现了对复杂控制系统的分层次设计。在分析燃料元件装卸系统(FHS)基本功能和装卸流程的基础上,利用CPN对其进行了分层设计。根据变迁的触发条件,设计的CPN可直接转换为PLC的LAD程序;该程序在FHS模拟控制系统试验台上进行了验证。应用结果表明,该方法具有设计结构清晰,描述严格准确,程序设计高效等优点,可以很好地满足球床式高温气冷堆(HTGR)燃料装卸过程控制系统的设计要求。

用于核电厂数字化仪表控制系统优化设计的CATIA2程序的改进

张英, 陈智, 周祖鉴, 张帆, 张小华, 张文其

2008, 29(1): 19-24.

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摘要:
对压水堆核电厂瞬态仿真程序CATIA 2程序进行了改进,以满足核电厂数字化仪表控制系统优化设计工作的需要。主要的改进是在CATIA 2程序中,对ΔT保护通道引入了数字化采样模块模型及数字化处理时间步长,以及对ΔT保护通道所用的输入变量引入了采样时间步长,并针对数字化技术提出了一种新的超温ΔT定值方程模型。通过分析比较数值仿真的结果,表明所做的改进是合理和可行的。

恰希玛核电工程安全壳筒体钢衬里的埋弧自动焊焊接质量控制

马新朝

2008, 29(1): 25-29.

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摘要:
介绍了巴基斯坦恰希玛核电工程(C-2)安全壳钢衬里筒体的基本状况,分析了埋弧自动焊产生终端裂纹的原因。防止埋弧自动焊产生终端裂纹,匹配主要工艺参数是消除焊缝宽度窄而余高大的基本控制方法,正确选择焊剂的颗粒度并合理回收使用焊剂是减小气孔及焊缝表面压气/凹坑缺陷的重要途径,通过二次切割可减小翘曲等波浪变形现象。

大型干式安全壳消氢系统的初步设计

林继铭, 刘宝亭

2008, 29(1): 30-34.

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摘要:
以岭澳核电站为分析对象,利用MELCOR和TONUS (CEA)程序进行分析计算,给出了初步的消氢系统设计方案,对不同核电站的消氢系统设计方案进行了对比和讨论。结果表明:安全壳内安装33个FR750型或者17个左右的FR1500型氢气复合器可以满足氢气控制要求。

射流泵最佳喉嘴距的数值模拟

龙新平, 程茜, 韩宁, 张改兰

2008, 29(1): 35-38.

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摘要:
应用Fluent软件对射流泵内部流动进行数值模拟,分析了喉嘴距这一重要结构参数对射流泵性能的影响。计算了2种不同面积比射流泵在不同喉嘴距下的性能参数,并对其效率曲线进行了比较。结果表明,喉嘴距为1倍喷嘴直径时,射流泵效率最高,以最高效率下降4%为标准,确定了射流泵最优喉嘴距范围为0.5～1.5倍喷嘴直径之间。

屏蔽泵技术状态的灰色模糊评估

陈玲, 蔡琦, 蔡章生

2008, 29(1): 39-41,45.

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摘要:
影响屏蔽泵技术状态的因素多,监测信息不充分,对其进行综合评估难度大。根据FMEA确定的主要故障模式与故障现象,开展相应的状态监测,并基于监测结果对屏蔽泵的技术状态进行灰色模糊综合评估,形成了复杂设备技术状态评估的新方法。实例计算说明该方法是合理的、适用的。

熔融液滴与冷却剂相互作用实验中液滴释放控制机构的研制

李良星, 李会雄, 陈听宽, 邵婧

2008, 29(1): 42-45.

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摘要:
在高温熔融液滴与冷却剂相互作用的实验中,熔融液滴的释放控制对整个实验起至关重要的作用。本文在以往实验机械控制装置的基础上,自主设计一个自动控制电路来代替人工机械操作,利用控制电路给电磁铁提供瞬时脉冲来控制液滴瞬时释放下落,简化实验的可持续性操作,提高实验的重复性、精确性和操作方便性。

核电站环形吊车抗震计算分析

李增光, 王炯, 吴天行

2008, 29(1): 46-49.

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摘要:
应用有限元分析软件ANSYS建立了核电站环形吊车结构的三维计算模型,在模态分析的基础上,以环形吊车所在的安全壳标高40.0 m处的地震反应谱作为输入,对环形吊车结构进行了地震响应分析计算。计算结果表明,地震动作用下环形吊车的垂直位移和应力响应比较小,但水平位移和应力响应比较大,原因是环形吊车水平方向1阶弯曲振动固有频率位于水平地震反应谱最大值频率区间附近;环形吊车结构在地震动作用下能满足抗震设计强度要求,应力集中处的最大应力小于材料屈服极限。

梁单元与壳单元在固有振动计算中的比较

田金梅

2008, 29(1): 50-52,80.

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摘要:
分别采用ANSYS中的beam188单元和shell63单元对圆筒形结构进行有限元建模,利用APDL语言编制了程序,计算了长径比为4～20的圆筒形结构的自由振动特性,对固有频率和模态进行了分析。结果表明,对于长径比>10的筒形结构,采用ANSYS中以Timoshenko梁为基础的单元基本可以满足要求;对于长径比<6的筒形结构,需根据工程实际,采用更接近结构实际情况的单元(如壳单元或体单元)建立模型,以提高计算结果的准确性。

快堆中不同核燃料类型的长寿期性能评价

胡赟, 徐銤

2008, 29(1): 53-56.

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摘要:
建立了典型的快堆六角形栅元堆芯模型,研究了多种类型的燃料在快中子能谱辐照环境下经过较长时间辐照后的性能,对不同燃料堆芯在运行寿期末的乏燃料组成成分进行了分析。结果表明,在栅元结构完全一样且初始剩余反应性基本相同的情况下,燃料反应性损失从小到大的顺序是:金属燃料<氮化物燃料<碳化物燃料<氧化物燃料;在整个寿期中,使用Pu驱动的燃料比使用²³⁵U驱动的燃料反应性下降得慢;金属燃料寿期末乏燃料中按初始装载燃料质量平均后的超铀核素的质量最小,其他依次为氧化物<氮化物<碳化物;由于初始装载量的增多,使用Pu驱动的燃料寿期末乏燃料超铀核素的总量比使用²³⁵U驱动的燃料多,同时,乏燃料Pu中的易裂变同位素的份额比²³⁵U驱动燃料的少。从中子学角度考虑,UZr燃料是比较理想的长寿命快堆堆芯燃料类型。

含内热源多孔介质的局部换热特性实验研究

昝元峰, 王涛涛, 肖泽军, 王飞, 黄彦平

2008, 29(1): 57-60.

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摘要:
建立了含内热源的多孔介质模型。该模型以水作为流动介质,流道内填满金属颗粒球,金属颗粒球呈正三角形排列。作为内热源的金属球内镶嵌电阻丝。在此模型的基础上,通过实验研究了流速、金属球壁面温度对含内热源多孔介质局部换热特性的影响规律。研究结果表明:压力对换热特性几乎没有影响;低热流密度下,表面热流密度对换热特性没有显著的影响;高热流密度时,换热系数随热流密度的增大而增加;冷却剂进口温度与换热系数成反比;球层区有入口效应存在,但是影响区域明显小于管内流体的流动区域;获得了幂指数形式的无量纲换热准则关联式,预测值与实验值误差在±10%以内。

几种钎料对钛合金/不锈钢钎焊接头的钎缝强度与界面的影响

杨静, 赖旭平, 朱常桂, 朱金霞, 刘晓荣, 杨军

2008, 29(1): 61-65.

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摘要:
采用4种成分的银基钎料制备了钛合金/不锈钢钎焊接头,用力学性能试验、金相试验、扫描电镜分析及电子探针分析方法,测量了钎缝强度,分析了断口形貌和钎缝界面组织。研究表明:不锈钢/Ag95CuNiLi/钛合金钎缝强度可达220 MPa,在不锈钢/Ag95CuNiLi扩散区形成了脆性相;不锈钢/Ag88Al10MnSi/钛合金钎缝强度为242 MPa,不锈钢/Ag88Al10MnSi一侧的钎缝区易形成裂纹;不锈钢/Ag85Al8Sn/钛合金钎缝强度只有123 MPa;不锈钢/Ag85Al8SnNi/钛合金钎缝强度可达280 MPa,钎料与母材冶金结合较好。

离子注入碳对铀表面初始氧化行为影响的研究

王茜, 蒙大桥, 刘柯钊, 肖红, 张厚亮

2008, 29(1): 66-69,95.

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摘要:
用俄歇电子能谱(AES)分别对高真空室中铀样品及多能量叠加离子注入碳铀样品与氧气吸附及初始氧化过程进行了研究。结果表明,在高真空室中,清洁铀表面很容易吸附氧化,发生氧化反应,当O₂暴露剂量为40 L时,清洁铀表面就会形成一层UO₂;离子注入碳后铀表面的抗氧化能力增强。

铂炭交换剂用于硝酸溶液中碘的提取

邓启民, 李茂良, 程作用

2008, 29(1): 70-72.

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摘要:
研究了铂炭(Pt-C)交换剂在低酸度硝酸溶液中对碘的吸附解吸性能。实验结果表明,Pt-C对硝酸溶液中的I^-和I O₃^-都能够吸附,并且有比较高的交换容量;采用NaOH为解吸液,碘的解吸率可以达到90%以上。因此,Pt-C交换剂可以用于低酸度硝酸溶液中碘的提取。

锆-铌合金的氢化

徐海生, 兰光友

2008, 29(1): 73-75.

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摘要:
将锆-铌合金在880℃下氢化,然后辅以慢速冷却补充吸氢的工艺,最终可以实现氢化锆的H/Zr原子比达到1.80以上,并且无裂纹。在氢化过程中,原锆-铌合金中的铌以弥散小颗粒状的形式析出,并分散分布在氢化锆基体中;H/Zr原子比由最终停止氢化的温度和系统的氢气压力所决定;氢化时降温速度和氢气流量的控制对防止氢化锆的开裂起重要作用。X-射线衍射分析和金相观察表明,H/Zr原子比达到1.80以上的氢化锆为单一ε相,组织形貌呈平行条带状。

换热器热力学计算中平均温差计算方法

路广遥, 王经, 孙中宁

2008, 29(1): 76-80.

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摘要:
对算术平均温差和对数平均温差的计算方法进行分析。分别采用对数平均温差法(LMTD)与测壁温法进行换热计算,分析二者计算结果的差别。通过实验进一步验证,认为在计算对流表面换热系数时,采用两种数据处理方法所得结果不同,特别当雷诺数较小时二者差距较大,二者的差别主要来自于对数平均温差和算术平均温差;而在紊流区,二者相差不大,可以用算术平均温差代替对数算法。在工程计算中可以采用LMTD来分析紊流区内的对流换热特性。

热工水力参数对矩形双通道管间脉动的影响

李虹波, 黄彦平, 卢冬华, 王艳林

2008, 29(1): 81-86.

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摘要:
在中国核动力研究设计院热工试验回路上进行了矩形双通道管间脉动试验。对各种热工水力参数的试验研究后得出结论:随着进口过冷度的增加,界限热流密度增大,脉动振幅增大,脉动周期变长,进口过冷度对界限含汽率的影响表现出一定程度的非单值性;随着进口质量流速的增大,界限热流密度增加,界限含汽率减小,脉动振幅增大,脉动周期变短;随着系统压力的升高,界限热流密度和界限含汽率增加,脉动振幅减小,系统压力对脉动周期的影响表现出一定程度的非单值性;根据进口过冷度数N_sub和相变数N_pch绘制出的脉动界限图,拟合出判断管间脉动界限的准则关系式:N_pch=3.1419 N_sub+10.014。

垂直向上流动通道内环状流干涸点的理论研究

段枫, 苏光辉, 秋穗正, 肖泽军, 黄彦平

2008, 29(1): 87-90,105.

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摘要:
本文基于分离流模型,建立了垂直向上流动环形通道内环状流的三流体模型,并对干涸点进行了数值模拟。比较计算结果和实验结果,发现两者符合较好。结果显示:当干涸点发生在内管并且外管热流密度不变时,临界含汽率随曲率和间隙的减小而增大,当干涸点发生在外管且内管热流密度不变时,情况相反;对于固定的间隙,当外管内径大于20 mm时,或间隙小于0.5 mm时,压力和质量流速对临界含汽率的影响非常微弱。

搅混格架结构对棒束通道内单相流场影响的数值研究

田瑞峰, 毛晓辉, 王小军, 朱卫兵

2008, 29(1): 91-95.

摘要(6) PDF(0)

摘要:
采用数值方法对搅混格架(简称格架)内单相流体三维流场进行了研究。采用混合网格技术,标准k-ε湍流模型,改进的速度压力耦合算法SIMPLEC求解了雷诺时均的连续性方程、动量方程,得到了格架内各截面的速度场和压力场,分析了格架各部件对流场的影响。结果表明:弹簧和刚突的存在会形成横流和涡流,但形成的横向速度较小;在格架附近对轴向速度影响较大,对格架的阻力特性影响也较大;交混叶片对横向速度影响较大,对轴向速度有掺合平均的作用。

新型空间机械泵两相流冷却系统周期波动温度边界下的散热特性实验研究

刘杰, 裴念强, 郭开华, 何振辉, 李廷勋, 顾建明

2008, 29(1): 96-100,128.

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摘要:
分析了机械泵驱动两相流冷却系统的工作原理、数学模型以及主要参数。在CO²为循环工质的实验台上,对机械泵驱动的主动式两相流冷却系统的主要部件的温度分布特性、阻力特性和流量特性进行了实验研究。对系统的热量传递特性进行计算分析。研究结果表明:冷凝边界的温度波动接近于30℃,在沿10 m的蒸发段,进出口温差能够保证小于0.3℃,温度随时间的波动小于0.4℃。分析表明,机械泵驱动两相流冷却系统具有较高的等温性和较稳定的传热特性;以机械泵为驱动力使得机械泵驱动两相流冷却系统以较小的能耗就能实现较大的热量传递,使主动式热控系统的工作能力得以提高。

矩形窄缝通道内流动不稳定起始点计算模型评价

王艳林, 黄彦平, 卢冬华

2008, 29(1): 101-105.

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摘要:
以未除气去离子水为工质,在P=1～15 MPa,G=500～2 000 kg/(m².s),△T_sub,in=20～100℃,q=40～1 000 kW/m²的参数范围,以1 000 mm×25 mm×2 mm矩形窄缝通道内垂直向上流动条件下流动不稳定起始点的实验数据为依据,对Saha-Zuber,Levy,Bowring等人提出的预测OSV点关系式和Whittle&Forgan,Lee&Bankoff,Kennedy等人提出的预测OFI点关系式进行了对比分析。结果表明:建立在过冷沸腾基础上的这些预测关系式对OFI点的预测偏差大部分在±20%以内,而其预测结果在低热流密度下低于实验值,在高热流密度下预测结果高于实验值。同时,基于实验数据建立了一个流动不稳定起始点的计算关系式:qOFI=1.95q_sat^0.87,其预测偏差在±15%以内。与其它实验数据的对比结果表明:本文得到的关系式对其它通道也具有比较好的适用性。

密度锁内分层传热特性的初步探讨

谷海峰, 阎昌琪

2008, 29(1): 106-109,120.

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摘要:
通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的流体分层传热特性进行实验研究,同时,建立传热计算模型,对密度锁内的传热机理进行分析。结果表明:密度锁内的分层工质自上而下分为:混合层、界面层、导热层。混合层内的传热以对流为主,其余两部分的传热以导热为主。对不同管径的研究表明,密度锁内的蜂窝通道能有效地抑制扰动作用,减小混合层的厚度,降低通过密度锁的热量传递。

波纹管管外冷凝传热特性分析与实验研究

冯殿义, 胡建生

2008, 29(1): 110-114.

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摘要:
通过理论分析和实验验证,考察了冷凝流体在波纹管外表面的流动模型与传热情况,推导了波纹管冷凝传热系数的理论计算式;通过实验修正,计算式与实验结果较为一致,误差小于10%。同时研究了波纹管结构参数对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。结果表明,在滞流范围内,波纹管的传热系数为相同条件下直管的3～5倍,若考虑面积增加因素,强化传热效果为直管的5～7倍。

基于图像小波包信息熵和遗传神经网络的气-液两相流流型识别

周云龙, 陈飞, 孙斌

2008, 29(1): 115-120.

摘要(4) PDF(0)

摘要:
根据小波包变换能够将图像信号按不同尺度进行分解的特性,提出了基于图像小波包信息熵特征和遗传神经网络相结合的气-液两相流流型识别的新方法。该方法采用高速摄影系统获取水平管道内气-液两相流的流动图像,经过处理,对图像进行多分辨率分析,提取小波包变换系数的信息熵特征,用主成分分析法降低特征维数构成特征矢量,作为流型样本对遗传神经网络进行训练,实现了对流动图像的流型智能化识别。结果表明:图像小波包信息熵特征可以很好地反映各流型之间的差异;遗传神经网络结合遗传算法和BP算法各自优点,具有收敛速度快、不易陷入局部极小的特性,网络识别率为100%。

直流蒸汽发生器给水控制半实物仿真系统

孙建华, 汪伟, 赵福宇, 张晓辉

2008, 29(1): 121-124,128.

摘要(5) PDF(0)

摘要:
采用直流蒸汽发生器的核动力装置是一个多变量耦合的复杂被控对象,为了对其给水控制系统进行研究,设计了一个直流蒸汽发生器给水控制半实物闭环仿真系统。该系统由实时仿真系统、给水控制系统物理设备和仿真过程管理系统组成。给水控制系统物理设备采集实时仿真系统提供的参数信号,并输出控制信号至电动执行机构。半实物闭环控制仿真试验表明,该仿真系统具有较好负荷跟踪能力,可为实际直流蒸汽发生器控制系统的设计及运行提供技术指导。

强各向异性散射中子输运方程加速方法

孙幸光, 吴宏春, 沈智军

2008, 29(1): 125-128.

摘要(5) PDF(0)

摘要:
采用修正的P_N方程加速中子输运方程的SN数值求解过程。并将该加速方法应用到国际通用的ANISN程序中,对其进行了数值检验。数值计算结果表明,本文加速方法可以使迭代次数大量减少,特别是对于强各向异性散射问题具有明显的加速效果。

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2008年第29卷第1期

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