核动力工程

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付学峰, 吕栋, 张少泓, 赵荣安

2009, 30(5): 1-4,39.

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摘要:
通过设计组件两两交换、组件全排列、燃料棒功率和燃耗计算等系列检验算例,对谐波结合线性扰动展开法(HHLP)进行了数值检验。结果表明,HHLP方法用于换料方案评价,不仅具有极快的速度,还具有很高的精度和适应性;同时,由于HHLP方法具备燃耗计算和燃料棒功率分布的计算能力,使得该方法具有很强的工程应用潜力。

反应堆物理启动提棒外推临界时考虑空间效应的修正方法

商学利, 张帆, 陈文振

2009, 30(5): 5-7.

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摘要:
分析了反应堆物理启动提棒外推临界时,外推临界曲线经常出现外凸现象的原因。在消除中子源项方法的基础上,引入空间通量畸变因子的理论,提出了进一步消除反应堆空间效应影响的新的修正方法。利用该方法进行了实例计算,并将计算结果与反应堆物理启动的实际数据和采用消除中子源项修正方法的结果进行了比较。结果表明:新方法能更好地改善曲线外凸现象,用修正后的曲线进行临界外推,可以更加快速准确地确定临界棒位。

CMFD加速在特征线法输运计算中的应用

汤春桃, 张少泓

2009, 30(5): 8-12.

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摘要:
为解决特征线法求解复杂几何条件下中子输运问题收敛速度慢的问题,将粗网扩散计算中的粗网有限差分(CMFD:Coarse-Mesh Finite Difference)加速方法运用于中子输运计算中。采用粗网有限差分加速方法对C5G7MOX基准问题以及自定义的69群检验算例的计算表明,CMFD加速是一种十分高效的方法,可显著地提高特征线法求解中子输运问题的收敛速度,且问题规模越大,加速效果越明显。

利用时空分离法建立核电站堆芯实时仿真模型

段新会, 姜萍

2009, 30(5): 13-17.

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摘要:
采用时空分离法实时求解两能群六缓发中子组三维扩散方程。研究了压水堆核电站堆芯系统的仿真建模方法,并考虑慢化剂密度、硼浓度、氙和钐中毒、控制棒位置、燃料和慢化剂温度、燃料燃耗等因素对堆芯中子通量分布的影响。在STAR-90通用图形化仿真支撑平台上,建立了压水堆堆芯的仿真算法与模型,进行了动态特性仿真试验。结果表明,该方法求解实时性好,易于调整。

模型柔性化在中子动力学方程中的应用

刘成, 赵福宇, 付先刚

2009, 30(5): 18-21,66.

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摘要:
建立中子动力学方程时,如果可得到的堆芯物理参数组有限,则常用的多模型建模会带来较大的误差。本文采用模糊理论中的隶属函数的描述方法,通过寿期内有限个时刻点的参数值确定出寿期内任一时刻的参数值,从而得到任意时刻的中子动力学方程。为了克服隶属函数选择的主观性对参数计算带来的影响,利用遗传算法对隶属函数进行了二次优化,使得到的任意时刻的中子动力学方程更加准确。

燃料组件单相交混系数试验研究

曹念, 郎雪梅, 卢冬华, 马介亮, 康继维, 张兴武

2009, 30(5): 22-25,47.

摘要(9) PDF(0)

摘要:
在高温高压大型热工试验装置上,采用5×5全长棒束装配法国X型格架,开展燃料组件交混系数试验研究。试验设计了专门的测温组件,成功实现子通道出口温度场的精确测量。利用子通道分析程序FLICAⅢF与试验数据相配合,共同确定燃料组件的交混系数值。试验所得交混系数值为0.065,与原设计值0.066十分接近。试验同时验证了交混系数主要由燃料组件结构决定,热工参数影响极小。

板状燃料元件堆芯热工水力特性分析程序开发及验证

卢庆, 张志俭, 秋穗正, 苏光辉, 田文喜

2009, 30(5): 26-29,43.

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摘要:
采用Visual Fortran 6.5程序语言,基于质量、动量和能量守恒方程,以及合理的流动传热和物性关系式,开发了板状燃料元件堆芯热工水力特性分析程序。利用该程序计算了IAEA 10MW MTR基准题中定义的堆芯反应性引入和堆芯失流事故。结果表明:本文计算所获得的停堆时刻功率、燃料芯块最高温度、包壳外壁面最高温度以及冷却剂出口温度与文献的计算结果吻合良好,验证了本程序模型的正确性。

窄通道中过冷沸腾汽-液界面凝结换热系数

袁德文, 潘良明, 陈德奇, 王小军

2009, 30(5): 30-34.

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摘要:
采用高速摄像仪以5000 fps的拍摄速度对竖直矩形窄缝流道内过冷沸腾的汽泡凝结过程进行可视化研究,结合相应的理论分析,并考虑对流换热以及热边界层增厚对凝结换热的影响,得到了无量纲汽泡直径β和界面凝结换热努塞尔特数Nu及其影响因素之间的关系式。与实验数据比较,预测误差在±25%以内。

超临界水热力系统的稳定性的简化模型分析

薛爱军, 程旭

2009, 30(5): 35-39.

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摘要:
针对超临界水热力系统建立了简化模型,采用微扰动线性化及Laplace变换,对热力系统的非线性守恒方程进行线性化处理,建立了传递函数;用无量纲的次拟临界数和过拟临界数建立了稳定边界图;考察了一些重要参数对系统稳定性的影响。研究结果表明,系统在拟临界点附近存在不稳定区域;增大系统入口阻力或流体入口速度均有利于系统稳定,而增加加热段长度和重力加速度均不利于系统稳定。

多孔介质内单相流阻力特性

刘学强, 闫晓, 肖泽军

2009, 30(5): 40-43.

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摘要:
研究了高雷诺数条件下多孔介质内单相流阻力特性。采用孔隙有效雷诺数(Re)修正了惯性项系数R_f的表达式,得到多孔介质中单相流阻力关系式,对影响多孔介质内单相流阻力特性的因素进行了分析。试验结果表明,惯性项系数R_f与渗透率K、孔隙率ε和Re有关。

U-10wt%Mo合金与LT24Al的反应层性质研究

陈建刚, 尹昌耕, 孙长龙, 庞晓轩, 刘云明

2009, 30(5): 44-47.

摘要(6) PDF(0)

摘要:
对U-10wt%Mo合金和LT24Al合金的反应层性质做了较详细的研究。将U-Mo/Al扩散偶试样在不同条件下进行热压处理,用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析反应层的厚度,用能谱仪(EDS)分析各元素在反应区内的分布情况,用X射线衍射仪(XRD)测定了反应层的相组成。分析结果表明:U-Mo合金与Al的扩散方式是反应扩散,方向主要为Al原子通过空位扩散向U-Mo合金中迁移;反应层生长动力学表明反应为扩散所控制;U-Mo/Al的单相反应层主要由(U,Mo) Al₃组成;两相或多相反应层主要由(U,Mo) Al₃和(U,Mo) Al₄组成,此外还含有Al₂₀Mo₂U;Al中的杂质Si容易在反应层中富集,这种趋势说明Si对改善U-Mo合金和Al的相容性起积极作用。

碳钢在单相流中流动加速腐蚀的数值模拟

刘忠, 刘春波, 郑玉贵

2009, 30(5): 48-53.

摘要(16) PDF(0)

摘要:
在核电厂中,流动加速腐蚀主要发生二回路中,在世界各国核电厂中已经引发了很多事故。本文在合理的假定下,建立了碳钢在单相流中的流动加速腐蚀模型,计算了Fe₃O₄在高温碱性溶液中的溶解度;运用流体力学的方法计算了传质系数,并成功应用到了腐蚀模型中;最后,用所建立的模型计算了直管的流动加速腐蚀情况,计算结果与实验结果吻合较好。结果显示流动加速腐蚀速率受温度、pH和流速的影响非常大。

热处理对U-Mo/Nb互扩散行为的影响

庞晓轩, 尹昌耕, 陈建刚, 孙长龙, 刘云明, 孙旭东, 刘婷婷

2009, 30(5): 54-57.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
采用包覆热轧法制备了U-Mo/Nb固相复合扩散偶。分别在760℃和790℃温度下对U-Mo/Nb固相复合扩散偶进行了不同时间的扩散热处理。用能谱法(EDS)测定了扩散偶不同热处理时间后的扩散层厚度;并采用非线性拟合方法研究了扩散层厚度与热处理时间的关系。结果显示,2种温度下扩散层厚度与时间的拟合结果存在较大差异。

新型高温锆合金在过热蒸汽中的腐蚀性能

王均, 龙冲生, 熊计, 苗志, 范洪远, 黄照华, 应诗浩

2009, 30(5): 58-61.

摘要(12) PDF(0)

摘要:
研究了不同含量的Zr-Fe-Cr合金的显微组织及其在500℃,10.3 MPa过热蒸汽中的耐腐蚀性能。结果表明,Zr-Fe-Cr合金经过真空熔炼、β淬火、真空包覆热轧和冷轧,以及真空退火处理得到的组织主要为α-Zr基体和弥散分布的Zr(Cr,Fe)2粒子。在500℃,10.3 MPa过热水蒸汽中,含有少量合金元素的Zr-0.2Fe-0.1Cr和Zr-4合金会发生疖状腐蚀,而含有适当Fe、Cr的Zr-Fe-Cr合金为均匀腐蚀。Zr-1.0Fe-0.6Cr合金耐蚀性最好,其耐过热蒸汽腐蚀能力优于N18和Zr-4合金;含Fe、Cr元素不同的锆合金试样由于成分不同,耐腐蚀性能也有明显差别,说明调整合金成分是改善锆合金在500℃,10.3 MPa过热蒸汽中耐腐蚀性能的主要途径。

超临界水堆候选材料的腐蚀特性研究

朱发文, 张乐福, 乔培鹏, 刘瑞芹, 鲍一晨, 陈宇清

2009, 30(5): 62-66.

摘要(13) PDF(0)

摘要:
对铁素体/马氏体(F/M)耐热钢P92、奥氏体不锈钢316L和镍基合金690在600℃、23 MPa超临界水中的腐蚀行为进行了研究。在600℃、23 MPa的超临界水中腐蚀625h后,690合金、316L不锈钢和P92耐热钢的腐蚀增重速率分别为0.00102、0.0606、0.10127g/(m²·h)。用扫描电子显微镜(SEM)进行观察后发现,超临界环境下F/M耐热钢P92的氧化膜为3层结构,奥氏体不锈钢316L的氧化膜为单层结构,镍基合金690表面生成了一层极薄且有点蚀的氧化膜。

I-800合金微动磨损特性研究

张晓宇, 任平弟, 李长香, 蔡振兵, 朱旻昊

2009, 30(5): 67-70,74.

摘要(12) PDF(1)

摘要:
使用PLINT微动磨损试验机研究了核电材料I-800合金在常温、法向载荷为50N和80N、位移幅值2～40μm,圆柱交叉接触模式下的切向微动磨损特性。结果表明,在相同载荷下,随位移幅值增加,I-800合金微动运行经历了从部分滑移区向混合区和滑移区的规律性转变。混合区和滑移区的摩擦系数高于部分滑移区。部分滑移区微动磨损轻微,接触区域边缘的微滑区出现微裂纹;滑移区磨损严重,磨痕面积和磨损体积较大;混合区磨屑聚集滞留现象明显。I-800合金的微动磨损机制以摩擦氧化和磨粒磨损为主要特征。

直管环向贯穿裂纹应力强度因子的有限元无网格耦合计算方法

姜乃斌, 赵华, 柳军, 刘成, 卢岳川

2009, 30(5): 71-74.

摘要(10) PDF(0)

摘要:
使用先进的有限元和无网格耦合方法进行了含环向贯穿裂纹直管的断裂力学分析。该方法把高应力梯度区域划分为无网格区域,其余区域划分为有限元区域(FE),使用转换矩阵实现了有限元区域与无网格区域的自然耦合,保证了两种区域在交界面上的位移连续性要求。用该耦合方法计算了直管环向贯穿裂纹应力强度因子,得到的结果与有限元计算软件ABAQUS结果一致,验证了该方法的可行性和有效性。

疲劳载荷分布形式对构件寿命的影响

刘庆刚, 于新奇, 沈士明

2009, 30(5): 75-78,104.

摘要(7) PDF(0)

摘要:
采用数学软件模拟正态分布、对数正态分布和伽玛分布3种不同疲劳载荷变化范围(S)的分布形式,针对S选择相同的均值(S)和不同的变异系数(C),计算在这3种载荷分布形式下构件的疲劳寿命N_rand,同时与采用恒定的载荷变化范围(S=S)计算得到的疲劳寿命N_avg进行对比,发现当S较小时,结构疲劳寿命N_rand随变异系数C的增大先增大后减小;当S较大时,结构疲劳寿命N_rand随着载荷分散性的增大而单调减小。

流-固耦合问题的ALE有限元分析

魏泳涛, 刘力菱, Philippe H. Geubelle

2009, 30(5): 79-83,88.

摘要(9) PDF(0)

摘要:
基于任意Lagrange-Euler描述(ALE),建立了分析流-固耦合问题的预报-更正算法。采用ALE描述下的Galerkin/最小二乘有限元法,完成了对具有运动边界的不可压缩粘性流的数值模拟;并提出基于更新Lagrange列式的伪弹性体法来计算网格运动;通过在耦合界面上对流体和固体分别施加Dirichlet和Neumann边界条件,建立了流-固耦合关系,并数值模拟了流道中与流速垂直的悬臂梁的流-固耦合过程,数值算例的结果验证了本文方法的有效性。

AP1000 SGTR始发安全壳旁路型严重事故裂变产物行为分析

黄高峰, 佟立丽, 曹学武

2009, 30(5): 84-88.

摘要(10) PDF(0)

摘要:
建立非能动先进堆AP1000的事故分析模型,选取蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)始发的安全壳旁路型严重事故,在研究事故进程的基础上,分析计算事故下裂变产物释放和迁移的特性,重点关注惰性气体、挥发性裂变产物和非挥发性裂变产物的分布,以及裂变产物在主系统和环境中的状态,最终计算释入环境的源项。

反应堆冗余泵组的共因失效分析

郭强, 赵新文, 蔡琦

2009, 30(5): 89-92.

摘要(10) PDF(0)

摘要:
应用共因失效的相关方法,根据设备的事件分类和影响向量评估,并结合Bayes估计,定量求出共因模型的相关参数;同时考虑止回阀的特殊作用,并应用GO法求出系统启动和运行期间的故障概率。结果表明,共因失效在冗余系统的可靠性分析中起着重要作用。

屏蔽泵热备用起动卡涩故障原因分析

莫政宇, 伍超, 李海峰, 刘华, 于忠斌

2009, 30(5): 93-95,108.

摘要(7) PDF(0)

摘要:
对某屏蔽泵低速起动故障产生的原因进行了拆检分析。结果表明,导轴承间隙的设计、制造装配过程的偏差累计以及轴瓦的装配预紧量导致了下导轴承间隙过小从而引起了起动故障。根据原因分析提出了解决办法,并通过试验验证,证明解决措施是有效可行的,能够满足运行要求。

直动电磁阀设计参数敏感性分析

刘潜峰, 薄涵亮, 秦本科

2009, 30(5): 96-100.

摘要(15) PDF(0)

摘要:
运用ANSYS电磁场分析软件和正交实验设计方法,对直动电磁阀的参数进行了敏感性分析,并进行了部分实验验证。结果表明:输入直动电磁阀的电流取值对电磁力大小影响最大;通过对正交表中的数据分析,得到了直动电磁阀的优化设计参数。

不锈钢管-管对接电子束焊接工艺

罗绪珍, 王建, 苑群启, 刘晓荣, 袁军, 杨军

2009, 30(5): 101-104.

摘要(8) PDF(0)

摘要:
针对稳压器的电加热元件00Cr17Ni14Mo₂不锈钢管(Φ22mm×2.5mm)的I型坡口对接结构,采用上聚焦方式的电子束焊接工艺,解决了焊缝内凸和表面塌陷的成型问题,实现了该结构的单面焊双面成型焊接。试件按法国RCC-M规范进行外观尺寸检测、液体渗透检测、X射线检测、拉伸试验、弯曲试验、金相检测、铁素体含量测定及晶间腐蚀试验,未见任何缺陷,各项性能均满足技术条件要求。

蒸汽发生器水位的分段H_∞控制

王卫, 王俊玲, 韩伟实

2009, 30(5): 105-108.

摘要(8) PDF(0)

摘要:
采用线性参数变化系统建立了核动力装置U型管蒸汽发生器水位控制系统模型,研究了状态反馈分段H_∞控制问题。用Lyapunov稳定理论方法,提出了控制器存在的充分条件和线性矩阵不等式求解方法,设计了状态反馈分段控制器。通过数值仿真,验证了所提出方法的可行性。仿真结果表明,所设计的控制器能够保证闭环系统分段二次稳定,且满足H_∞性能指标要求。

异种金属焊缝超声爬波检测技术

袁建中, 严智, 袁光华, 张国丰, 商俊敏

2009, 30(5): 109-112.

摘要(7) PDF(0)

摘要:
为了有效解决核电厂异种金属焊缝表面、近表面缺陷的检测问题,开发了一种新型的超声爬波检测技术,并对其性能进行了试验验证。结果表明,采用超声爬波技术能有效检测出异种金属焊缝表面、近表面存在的类似液体渗透检测所发现的线性缺陷,能有效确定缺陷深度、长度和高度。超声爬波检测技术的有效覆盖深度达到0～9mm,能有效检测出焊缝中存在的当量面积大于3mm²以上的平面性缺陷,实现了对自身高度大于2mm的平面性缺陷高度尺寸的精确测量。

留言板

2009年第30卷第5期

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