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“华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道畅通性研究

卢喜丰 王新军 艾红雷 吕勇波 何风 李柄锦 张权

卢喜丰, 王新军, 艾红雷, 吕勇波, 何风, 李柄锦, 张权. “华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道畅通性研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 134-140. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0134
引用本文: 卢喜丰, 王新军, 艾红雷, 吕勇波, 何风, 李柄锦, 张权. “华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道畅通性研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 134-140. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0134
Lu Xifeng, Wang Xinjun, Ai Honglei, Lyu Yongbo, He Feng, Li Bingjin, Zhang Quan. Study on the Smoothness of the Flow Channel of Rapid Pressure Relief Pipeline in Severe Accident of HPR 1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 134-140. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0134
Citation: Lu Xifeng, Wang Xinjun, Ai Honglei, Lyu Yongbo, He Feng, Li Bingjin, Zhang Quan. Study on the Smoothness of the Flow Channel of Rapid Pressure Relief Pipeline in Severe Accident of HPR 1000[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 134-140. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0134

“华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道畅通性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0134
详细信息
    作者简介:

    卢喜丰(1983—),男,高级工程师,现从事反应堆结构力学分析与研究工作,E-mail: 29357438@qq.com

  • 中图分类号: TL421;TL353

Study on the Smoothness of the Flow Channel of Rapid Pressure Relief Pipeline in Severe Accident of HPR 1000

  • 摘要: 核电厂严重事故下,管道与设备将经历极端高温、高压的情况,快速卸压管道作为严重事故下卸压的唯一途径,保证其流道畅通性至关重要,为此,开展“华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道畅通性研究。对严重事故下快速卸压管道和稳压器进行传热分析,得到了管道和稳压器的温度变化情况。采用弹性分析的方法模拟了快速卸压管道在严重事故下的变形过程,得到了温度与变形的关系。建立三维模型,引入材料非线性,开展了快速卸压管道弹簧支架和阻尼器位置模拟研究,获取了严重事故下管道弹簧支架与阻尼器所处的状态。针对温度高于450℃的情况,分析了高温蠕变对管道完整性的影响。选取快速卸压管道上变形最大的10个位置开展了管道截面剩余面积研究,得到了严重事故下快速卸压管道最小剩余面积比以及管道最小流通面积。研究结果表明,“华龙一号”严重事故下快速卸压管道流道仍然能保证畅通性,“华龙一号”快速卸压管道能保证反应堆堆芯不会发生熔化。

     

  • 图  1  稳压器快速卸压管道结构示意图

    Figure  1.  Structural Diagram of Pressurizer Rapid Pressure Relief Pipeline

    图  2  管道内流体的温度瞬态

    Figure  2.  Temperature Transient of Fluid in Pipeline

    图  3  管道内流体的压力瞬态

    Figure  3.  Pressure Transient of Fluid in Pipeline

    图  4  快速卸压管道内壁换热系数

    Figure  4.  Heat Transfer Coefficient of Inner Wall of Rapid Pressure Relief Pipeline

    图  5  稳压器内壁换热系数

    Figure  5.  Heat Transfer Coefficient of Inner Wall of Pressurizer

    图  6  严重事故瞬态下快速卸压管道温度

    Figure  6.  Temperature of Rapid Pressure Relief Pipeline under Severe Accident Transient

    图  7  严重事故瞬态下稳压器温度

    Figure  7.  Pressurizer Temperature under Severe Accident Transient      

    图  8  不同温度下快速卸压管道变形情况

    Figure  8.  Deformation of Rapid Pressure Relief Pipeline at Different Temperatures

    图  9  快速卸压管道三维模型

    Figure  9.  3D Model of Rapid Pressure Relief Pipeline

    图  10  弹簧支架和阻尼器位置示意

    Figure  10.  Schematic Diagram of Spring Support and Damper Position

    图  11  管道承受温度高于450℃的瞬态

    Figure  11.  Transient at Temperature above 450℃ of Pipeline

    图  12  最小蠕变断裂应力曲线

    Figure  12.  Minimum Creep Rupture Stress Curve

    图  13  快速卸压管道最大变形图

    Figure  13.  Maximum Deformation of Rapid Pressure Relief Pipeline

    图  14  快速卸压管道评价截面位置

    Figure  14.  Evaluation Section Position of Rapid Pressure Relief Pipeline

    表  1  快速卸压管道材料性能

    Table  1.   Material Properties of Rapid Pressure Relief Pipeline

    温度/℃ 弹性模量(E)/GPa 屈服强度(Sy)/MPa 抗拉强度(Su)/MPa
    20 192 262.4 568.7
    100 186 215.3 508.9
    200 180 181.0 470.1
    400 161 146.2 448.9
    600 145 132.4 390.9
    800 127 108.5 198.1
    1000 38 51.8 53.8
    1100 18 27.7 28.2
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    表  2  弹簧支架和阻尼器位移与行程

    Table  2.   Displacement and Stroke of Spring Support and Damper        

    序号 类型 行程/mm 位移/mm
    支架1 阻尼器 40 57.00
    支架2 恒力弹簧支架 97/−33 106.00
    支架3 恒力弹簧支架 85/−25 64.00
    支架4 阻尼器 40 24.09
    支架5 恒力弹簧支架 86/−34 35.09
    支架6 弹簧支架 120 99.00
    支架7 阻尼器 40 87.00
    支架8 阻尼器 40 27.80
    支架9 阻尼器 40 90.00
    支架10 阻尼器 40 139.00
    支架11 阻尼器 60 23.79
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    表  3  弹簧支架和阻尼器重新分配后的位移与行程

    Table  3.   Reassigned Displacement and Stroke of Spring Support and Damper

    支架号 类型 行程/mm 位移/mm
    支架1 阻尼器 40 21.7
    支架2 恒力弹簧支架 97/−33 86.1
    支架3 恒力弹簧支架 85/−25 64.8
    支架4 阻尼器 40 21.9
    支架5 恒力弹簧支架 86/−34 37.9
    支架6 弹簧支架 120 50
    支架7 阻尼器 40 40
    支架8 阻尼器 40 40
    支架9 阻尼器 40 40
    支架10 阻尼器 40 40
    支架11 阻尼器 60 42.2
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    表  4  快速卸压管道蠕变分析结果

    Table  4.   Creep Analysis Results of Rapid Pressure Relief Pipeline

    区间数 tk/s 温度/℃ P1
    /MPa
    P2
    /MPa
    Tk/s Wi
    1 12 752 9.77 39.91 1×108 0.000
    2 164 1073 8.73 34.89 704 0.233
    3 110 1046 7.99 37.79 1512 0.073
    4 117 987 7.44 37.34 5448 0.021
    5 72 894 7.09 37.18 2.5×105 0.000
    6 84 786 7.13 37.27 1.5×107 0.000
    7 101 692 6.16 36.32 1×108 0.000
    8 25 594 3.96 34.14 1×108 0.000
       $ {P_{\text{1}}} = 1.35\varOmega {P_{\text{m}}} $; $ {P_{\text{2}}} = {\text{1}}{\text{.35}}\left( {{P_{\text{m}}} + \varPhi {P_{\text{b}}}} \right) $;WiP1P2所对应的最大蠕变断裂使用系数
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    表  5  快速卸压管道截面积变形结果

    Table  5.   Deformation Result of Section Area of Rapid Pressure Relief Pipeline

    截面
    序号
    最大内
    径变化/mm
    管道原
    内径/mm
    剩余面
    积比/%
    最小流通
    面积/mm2
    1 4.00 311.10 97.44 74070
    2 17.20 311.10 89.25 67841
    3 9.49 311.10 93.99 71445
    4 6.64 311.10 95.78 72804
    5 8.14 311.10 94.83 72086
    6 4.81 150.04 93.69 16566
    7 7.06 150.04 90.81 16056
    8 6.67 311.10 95.76 72791
    9 22.17 311.10 86.26 65566
    10 19.18 311.10 88.05 66929
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-17
  • 修回日期:  2022-09-15
  • 刊出日期:  2023-02-15

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