核动力工程

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顾汉洋, 程旭, 卢冬华

2009, 30(2): 1-5.

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国际上对超临界水冷堆进行了大量的研究,但对其堆芯内超临界流体流动传热特征的认识还十分欠缺。本研究采用CFX软件对典型超临界反应堆燃料组件子通道内的超临界热工水力特征进行了数值分析。研究了流动参数、边界条件和节径比(P/D)对子通道间交混现象和传热特性的影响。计算结果表明:燃料组件外围壁面子通道比内部子通道的湍流交混强烈;稠密栅格的湍流交混比宽栅格的湍流交混小。当P/D>1.2后,P/D比对湍流交混影响不再明显。研究还发现,在拟临界点附近区域,出现湍流交混系数的突变。

稠密栅元棒束内流动行为的CFD数值模拟

于意奇, 顾汉洋, 杨燕华, 程旭, 王小军

2009, 30(2): 6-11,40.

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摘要:
国内针对稠密栅元组件内流体的流动和传热特征展了大量的实验研究,但目前仍缺乏对稠密栅元通道内冷却剂流动特性的全面认识。本文对矩形和三角形稠密栅元通道内的空气湍流流动进行了数值研究。结合实验数据,系统地验证了涡粘性和雷诺应力两类湍流模型模拟稠密栅元内流动特征的适用范围。结果表明:SSG雷诺应力模型对流动有较好的模拟,但在棒壁窄缝处的计算结果与实验数据存在较大的差距;在y⁺<20时,SSG模型对近壁面区域网格的疏密不敏感;在y⁺较小时,二阶ω模型出现数值震荡。

扁管传热与阻力特性的实验研究

贺士晶, 孙中宁, 阎昌琪, 范广铭

2009, 30(2): 12-15,54.

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以水为工质,对3种不同几何尺寸的扁管进行了传热与流阻的实验研究。相同换热条件下3根扁管的传热系数和管内传热系数均高于圆管,管内传热系数最大可提高到圆管的2.43倍。说明扁管具有很好的强化传热效果,但压降也高于圆管。同时对扁管在套管内水平和竖直2种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置。

骨架发热多孔介质竖直通道内强制对流换热数值研究

杨剑, 曾敏, 闫晓, 王秋旺

2009, 30(2): 16-20,50.

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采用局部非热平衡模型,在层流范围内对骨架发热多孔介质竖直通道内的非达西强制对流换热进行了数值研究。采用Forchheimer-Brinkman拓展Darcy模型描述多孔介质内的流动,详细研究了表观雷诺数Re(0.5≤Re≤50),有效导热系数比Γ(0.001≤Γ≤1.0)和Da(10^-3≤Da≤10^-5)变化对多孔介质流道内流动换热的影响。计算结果表明:Re、Γ和Da变化对流道内流动换热影响显著;当Re、Γ较小而Da较大时,多孔介质流道内局部非热平衡效应明显,必须采用局部非热平衡模型才能对流道内的对流换热特性进行合理准确的预测。

超临界压力水循环系统非线性水动力特性研究

都立国, 匡波, 顾汉洋, 路璐

2009, 30(2): 21-26,58.

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摘要:
建立超临界压力下自然与强制水循环回路的统一水动力模型,结合超临界压力下特殊的物性变化、非线性动量传输与系统耦合特征,采用基于延拓的非线性数值方法,系统比较研究了超临界压力下自然与强制循环水系统的复杂水动力特性,揭示了超临界压力下自然与强制循环系统独特的非单调的流量-加热功率关系及其机制与特点。分析了系统传热特性,并讨论了加热段入口温度、局部阻力对自然和强制循环水动力特性和系统传热的影响规律。

含环向贯穿裂纹管道断裂力学工程方法影响函数的计算研究

郑斌, 卢岳川, 臧峰刚, 孙英学

2009, 30(2): 27-29,89.

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摘要:
为拓宽美国电力研究所(EPRI)工程方法的应用范围,本文通过一系列三维弹性、弹塑性断裂力学有限元分析,计算了含裂纹管道的裂纹张开位移(COD);基于有限元COD结果研究了EPRI方法中的关键影响函数h₂,并详细阐述了拉-弯组合载荷情况下h₂的计算方法。为了验证该方法,将计算的h₂值与EPRI已有的h₂值进行比较;将基于计算的h₂值所求得的COD结果与管道裂纹评定程序(PICEP)中工程实例的COD结果进行比较。结果表明,计算的h₂值、COD结果均与参考值吻合良好,证明了本文h₂值计算方法的正确性。

随机载荷下含表面平面缺陷结构的安全评定

刘庆刚, 沈士明

2009, 30(2): 30-32.

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摘要:
许多含有表面平面缺陷的金属结构都受到随机载荷的作用。以结构可靠度为基础探讨了随机载荷对结构安全评定的影响。通过统计结构所承受的载荷,得到随机载荷的统计参数(平均载荷、载荷标准差),并使用载荷的统计参数对实际载荷进行等效处理。通过蒙特卡罗方法计算结构的可靠度,研究一定可靠度下随机载荷的变异系数和分散性安全系数的关系。结果发现,不考虑载荷分散性的影响是偏于危险的。载荷分散性的影响可以分散性系数来衡量,使用分散性安全系数对载荷进行等效处理,最后采用处理后的等效载荷进行结构的安全评定。

焊接残余应力有限元分析技术研究

孙英学, 孙平

2009, 30(2): 33-35.

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摘要:
以岭澳核电站控制棒驱动机构耐压壳Ω环焊接修复为例,应用ANSYS有限元生死单元技术模拟焊接流程,计算出焊接后残余应力的分布,绘制出残余应力分布曲线,并与美国WSI公司的计算结果进行对比分析。结果表明,本课题的计算结果与美国焊接公司(WSI公司)一致。因此,焊接残余应力有限元分析技术可以用于反应堆耐压壳焊接修复评价。

HTR-10 GT辅助轴承保持架振动特性研究

覃庆权, 杨国军, 时振刚, 于溯源

2009, 30(2): 36-40.

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摘要:
在10MW高温气冷堆氦气汽轮机发电系统(HTR-10 GT)中,辅助轴承作为磁力轴承支承失效后转子的辅助支承装置,是整个转子系统最重要的安全保障。针对辅助轴承的工作特点,采用有限元方法进行了建模分析,研究了辅助轴承中保持架的离心应力和自由振动特性,讨论了不同结构参数对保持架振动特性的影响。结果表明,保持架上的最大离心应力发生在侧梁中点处;在辅助轴承工作状态下,较易引发低频的振动模态;对保持架尺寸以及兜孔数的合理选择有助于提高保持架的性能。

钢筋混凝土框架结构弹塑性动力响应分析

李忠诚

2009, 30(2): 41-45,61.

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摘要:
基于一榀空间混凝土框架结构的地震响应实验结果,采用以力法为基础的纤维梁单元模拟材料非线性及粘结-滑移特征,进行弹塑性动力响应分析,并将分析结果与线弹性反应分析及实测结果进行对比。结果表明,弹塑性分析是提高钢筋混凝土结构地震响应分析精度的有效手段,对于在役核电站的地震安全评价,引入有效的非线性分析方法是有价值的。

22NiMoCr3-7钢韧-脆转变区断裂韧度及断裂失效曲线

王钟羡, 吴春笃

2009, 30(2): 46-50.

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摘要:
采用ABAQUS有限元分析软件对22NiMoCr3-7压力容器钢单边裂纹三点弯曲试件进行弹塑性数值计算。分析了在不同温度的解理断裂载荷水平下,韧-脆转变温度区标准裂纹和浅裂纹试件裂纹尖端区域的应力场。用J-A₂双参数理论,评估标准裂纹和浅裂纹试件裂纹尖端的约束效应,计算了与主曲线参考温度T₀相应的约束参数A₂值。根据双参数断裂理论和RKR断裂准则,给出了22NiMoCr3-7压力容器钢在不同温度时与约束相关的断裂失效曲线。结果表明,断裂失效预测曲线与实验结果基本一致。

不同温度下Al-Si共晶合金与Zr-2合金的相容性研究

刘锦云, 邹从沛, 查五生, 兰军, 燕顺, 颜燕

2009, 30(2): 51-54.

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摘要:
用粉末冶金工艺制备了Al-Si共晶合金与Zr-2合金扩散偶,研究了不同等温热处理温度和时间条件下扩散偶的相容性。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)技术分析了扩散偶界面处的微观形貌和元素分布,讨论了扩散层形成机理。结果表明,环境温度及材料状态显著影响扩散偶之间的相容性。650℃时,液态Al-Si合金对Zr-2合金的浸润和扩散形成了较明显的以Zr₃A1化合物为主的扩散层;560℃时,扩散元素之间仅产生固态扩散,形成的扩散层很薄;350℃时,扩散系数更小,几乎未发生扩散和形成扩散层,Al-Si共晶合金与Zr-2合金之间具有良好的相容性。

基于超临界火电站锅炉用材的超临界水冷却反应堆堆芯候选材料分析

刘金华, 李长香

2009, 30(2): 55-58.

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堆芯材料是超临界水冷却反应堆(SCWR)能否实现的重要制约因素之一,而与其工作环境最为相近的当属超临界火电站(SCU)锅炉用材。本文对比分析了SCWR堆芯材料与SCU锅炉用材的力学性能、使用温度、工作介质等要求,提出SCU锅炉用材T23、T91、T122、316、TP347H(FG)、Super304H可作为SCWR堆芯候选材料。

岭澳核电站二期工程常规岛主厂房布置设计优化

吴祖兵, 陈娟

2009, 30(2): 59-61.

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岭澳核电站二期工程是我国第一个百万千瓦级核电自主化工程。考虑到机组运行及检修条件,岭澳核电站二期工程常规岛主厂房设计时,尽量减少不等柱距,尽可能满足土建对模数的要求。由于岭澳核电站二期汽轮发电机及凝汽器外形尺寸、除氧器分段长度较岭澳核电站一期大;考虑到汽轮发电机、凝汽器及除氧器的安装需要,南侧B列柱往A列柱的第1个柱距较岭澳核电站一期大。岭澳核电站二期主厂房分3层布置:底层、中间层和运转层,中间层形成一个连续的环形通道,便于巡检人员对设备的操作与维护,也使中间层更加宽敞明亮。

高温氦气实验回路氢气主冷却回路的概念设计

马丽华, 冯开明, 叶兴福, 陈焕新

2009, 30(2): 62-64,74.

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摘要:
依据聚变堆包层热工水力实验段的设计要求,并借鉴国内外氦气实验回路的设计和运行经验,对国际热核聚变实验堆(ITER)氦冷固态增殖剂实验包层模块(HCSB-TBM)高温氦气实验主回路进行了概念设计。主要给出了氦气实验主回路(HTHEL)的主要设计参数、回路系统构成及主要设备特点,并对主管道设计进行了应力校核。

高负荷氦气压气机的气体流动特点与改型设计

王松涛, 杜鑫, 陈莹, 徐立民, 马胜远

2009, 30(2): 65-69.

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从氦气工质的特点入手,分析了氦气压气机设计参数选取区别于以空气为工质的压气机的特殊之处,重点分析了提高氦气压气机负荷的参数选择特点。由于氦气热物性与空气差别较大,气流经过压气机时的马赫数通常较低,造成单级压比较低,所以,氦气压气机的通流尺寸通常变化较小。为了提高单级负荷,减少压气机级数,需提高各级反动度。本文以多级氦气压气机为例,通过数值模拟分析了该压气机的三维流动特点,并进行了改型设计。

压水堆核电厂自然循环对一回路卸压策略的影响

张琨, 佟立丽, 曹学武

2009, 30(2): 70-74.

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摘要:
以我国秦山二期核电厂为研究对象,使用SCDAP/RELAP5程序建立了核电厂的自然循环模型。选取高压溶堆严重事故(TMLB’事故)为基准事故序列,分析了高压熔堆严重事故中自然循环的机理现象。通过计算在有无自然循环情况下一回路卸压措施的实施情况,对比分析了自然循环对一回路卸压策略的影响。结果表明,自然循环能有效延缓一回路卸压的启动时间和整体事故进程,但对一回路卸压的效果影响较小。

大亚湾核电站核燃料运输吊车桥架驱动双控制器闭环控制

吴凤岐, 陆秀生

2009, 30(2): 75-77.

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摘要:
为了提高大亚湾核电站换料大修的工作效率,对核燃料运输桥式吊车桥架两侧的电机驱动方式进行了技术改进。本文分析了原有核燃料运输桥式吊车所存在的问题,重点介绍了改造方案的特点和实施情况。改造后的桥式吊车驱动采用双控制器同步控制2台电机运行,采用可编程控制器(PLC)协调2台控制器工作,很好地解决了桥式吊车在高速和远程下的同步问题。

停堆氧化运行中主回路活化腐蚀产物的迁移与控制

高惠斌, 张乐福, 方军

2009, 30(2): 78-81.

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摘要:
核电站主回路中腐蚀产物的氧化净化是核电站大修的源项控制中最重要的一环。本文综合分析氧化净化过程中pH值、H₂O₂和溶解氢浓度对主回路活化腐蚀产物迁移的影响,结合大亚湾核电站的实践经验,提出了低pH值、低H₂和集中引入适量氧的控制手段。

蒸汽发生器排污系统阳床改为氨化运行的可行性研究

王琳, 崔怀明

2009, 30(2): 82-85.

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摘要:
对岭澳核电站蒸汽发生器排污系统(简称APG系统)除盐序列由氢型运行更改为氨化运行进行了分析、计算和论证。结果表明,氨化方式运行可延长除盐装置树脂床工作寿期,降低树脂采购费用和废树脂处理费用,减少更换树脂和废树脂处理工作强度,尽管除盐床水处理效果有所降低,但仍在规范要求的范围内。同时,建议更改现行的阳树脂氢型方式,并更换相应的测量仪表类型。

压水堆核电厂一回路冷却剂泄漏率计算的优化

詹勇杰, 何子帅, 潘泽飞

2009, 30(2): 86-89.

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摘要:
一回路冷却剂的泄漏率是压水堆核电厂放射性控制相关的一个重要物理量,需要定期进行监测。但由于目前国内核电厂对其研究较少,其测量和计算中存在一些不足。本文立足于现场运行实际,通过对秦山第二核电厂一回路泄漏率的分析计算,总结和完善了压水堆核电厂一回路冷却剂泄漏率的计算方法。

基于瞬变流反问题分析的输水管道泄漏检测方法

刘志勇, 刘梅清, 蒋劲, 赵文胜

2009, 30(2): 90-94.

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摘要:
对基于瞬变流反问题分析(ITA)的管道泄漏检测方法进行了研究。将管道泄漏检测问题转化为优化问题,建立以泄漏位置和泄漏面积为决策变量、以实测压力和计算压力的平方差之和最小为目标函数的优化模型,采用遗传算法(GA)求解,在适应度值的计算过程中,对瞬变流正问题的计算采用一维Vardy-Brown模型。通过模型试验,验证该泄漏检测方法的可行性,并对其主要影响因素进行分析。结果表明,检测结果的准确度受水锤波传播速度的影响较大。

基于灰色马尔科夫组合模型的管道腐蚀速率预测方法

陈永红, 张大发, 王悦民, 彭桂初

2009, 30(2): 95-98.

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摘要:
以灰色理论与马尔科夫所组成的组合模型为基础,对管道腐蚀速率的预测进行了研究。在对灰色预测模型进行改进的基础上,得到优化的灰色无偏模型,并利用新的灰色模型对腐蚀速率的趋势项进行了预测;采用马尔科夫模型对预测数据的残差进行预测。为了提高预测的精度,在预测过程中采用了滚动运算方法。结果表明,对灰色模型进行的改进设计是有效的,由改进的灰色理论模型与马尔科夫所组成的组合模型的预测精度较高,同时滚动运算方法也进一步提高了预测的精度。

分布式故障诊断策略及其在核电站中的应用

闫修平, 彭敏俊, 成守宇

2009, 30(2): 99-103.

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摘要:
核电站运行状态的监测与故障诊断直接关系到核电站的安全性、可靠性和经济性。针对核电站故障诊断特点,本文提出了一种分布式故障诊断方法,开发了反应堆冷却剂系统分布式故障诊断系统(RCSDFDS)。实验测试表明,RCSDFDS不仅能够对单一故障进行及时、准确的识别,而且对多重故障也具有良好的识别效果。

基于GO法的压水堆净化系统共因失效分析

黄涛, 蔡琦, 赵新文, 陈玲, 郭强

2009, 30(2): 104-107.

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摘要:
应用GO法分析了共因失效对压水堆净化系统可靠性的影响。采用GO法的运算法则,求出净化系统状态概率表达式,并根据GO法的共因失效的算法计算出共因失效对系统不可用度的贡献。结果表明,共因失效对压水堆净化系统可靠性有很大影响。

蚁群算法在核能动力系统分级故障定位中的应用研究

谢春丽, 刘永阔, 夏虹

2009, 30(2): 108-112.

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摘要:
核能动力系统是一个高度复杂并具有高安全性要求的结构体系,为提高其安全性,故障定位显得尤为重要。蚁群算法是一种新型的优化算法,本文提出将其应用于核能动力系统的故障定位,并将核能动力系统进行分级处理,以一回路主冷却剂简化系统为研究对象,利用VB6.0编程技术设计了核能动力系统故障定位系统。利用文献中的数据对该系统进行了测试,结果表明利用蚁群算法可以准确地对核能动力系统进行分级故障定位。

压水堆核电站放射性废液水泥固化技术分析

陈良, 陈莉, 李均华

2009, 30(2): 113-116,123.

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摘要:
目前,除台湾地区外,国内的所有压水堆核电站都采用水泥固化技术处理放射性废液及其他湿废物。用钢桶作为包装容器与使用混凝土桶作包装容器相比较,可以使最终废物的体积减少50%以上,且钢桶的制造成本及运输成本都比混凝土桶低得多,但对于放射性水平较高的废物需要增设附加屏蔽。选择合适的搅拌桨在桶内混合-固化废液,可以提高废物装桶率;桶外搅拌装置将不可避免地产生二次废物。用小车作为废物桶的运输工具,可以使运输设备及地面的去污更加容易,且小车的制造成本和维修成本也比传统的辊道低得多。合理选择废液的固化配方,尽量避免加入其他物质,可提高废物的包容率。

核设施砼底板开裂的重大不符合项处理及关闭

张之华, 刘汉刚, 钱达志, 黄洪文, 邓玥, 周韦, 杨国庆

2009, 30(2): 117-119,123.

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摘要:
从核工程建造的质量保证及质量控制入手,介绍了某核设施建造过程中砼底板开裂的重大不符合项的发现、原因分析、纠正措施、处理结果和不符合项的关闭等过程。对该不符合项处理过程中获取的教训和工程经验进行了总结。

任意初始功率下考虑温度反馈的反应堆缓发超临界过程

王少明, 许国军, 章德

2009, 30(2): 120-123.

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摘要:
采用解析方法研究了引入小阶跃反应性(ρ₀<β)和有温度反馈时反应堆的缓发超临界过程。导出了任意初始功率条件下反应性与时间关系的解析表达式,得出了功率随时间的变化规律。对不同初始功率条件下引入小阶跃反应性时反应堆功率与反应性的变化规律进行了研究。结果表明,初始功率对变化过程有显著影响。

新产品开发中3F一体化技术的应用

李淑庆, 高维森, 刘晓松

2009, 30(2): 124-128.

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摘要:
3F一体化技术是由以FMECA与FTA综合分析方法为基础构成的潜在故障预测和改善功能模块及以FRACAS为原型的已知故障闭环控制功能模块组成的可靠性分析技术。描述了将3F一体化技术应用于新产品开发全过程的研究思路,重点阐述3F一体化技术在新产品开发过程中的运行模型及实施流程,并以案例演示其具体实施过程。最后,对3F一体化技术及其在新产品开发中的应用,提出了有待发展研究的课题。

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2009年第30卷第2期

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