CARR重水浓缩监控系统改进与实现

为了满足中国先进研究堆(CARR)运行深层次的功能要求,对原有重水浓缩监控系统进行了升级改进,软件界面进行了重新开发设计,提供了友好的人机操作界面,在原系统中增加了“电解电源功率调节”和“通风流量”的监测通道和远程操作员站,实现了重水浓缩生产工艺的自动化控制,提高了重水浓缩的生产效率,保证了重水浓缩系统的安全性和可靠性。另外,CARR重水浓缩监控系统的改进也可为其他反应堆类似系统的实现具有借鉴意义。

中国先进研究堆(CARR)的设计特点和创新技术

中国先进研究堆(CARR)是一座多用途、高性能指标的研究堆。本文就其先进技术和设计理念的采用、系统设备的布局、运行模式的确定和应用等设计特点进行了归纳。这些设计特点,体现了CARR设计的先进性、安全性、经济性和创新性,是我国研究堆设计水平的具体体现。CARR的建成和投入运行,将成为中国原子能科学研究院的发展提供重要的科研平台。

中国先进研究堆(CARR)上的中子散射工程

中子散射技术利用中子不带电、穿透力极强、能直接鉴别核素、较之 X 射线对轻元素灵敏、具有磁矩和粒子、波动二重性等特点,使之成为一种独特的、从原子和分子尺度上研究各种物质结构和微观世界运动规律的高新技术。中国先进研究堆 (CARR)上的中子散射工程将充分利用中国先进研究堆为中子散射工程提供的高通量、具有冷中子源、切向水平孔道等有利条件,建造三台新谱仪,更新原有的五台谱仪,瞄准世界先进水平,建立起研究手段基本配套、基本上覆盖中子散射研究的主要领域、强调应用又具备必要的基础研究能力的中子散射设备,为生命科学、材料科学、物理、化学、地矿、环境等各种学科及工程技术方面的研究,为国防工业和国民经济的应用提供先进的中子散射技术。其最终目标是建立起符合我国国情、其综合研究能力与世界先进水平接轨的中子散射国家重点实验室,使之成为我国二十一世纪中子散射研究和应用的中心及人才培养基地。

CARR保护系统设计

中国先进研究堆(CARR)保护系统采用数字化技术,执行反应堆的安全保护功能,包括反应堆保护和事故后监测两个子系统。本文介绍了CARR保护系统的设计以及技术特点,所采用的技术方案适合于CARR的工程应用,并达到保护系统所要求的系统可靠性和可用性。

CARR堆冷中子瞬发伽玛活化分析系统及实验研究

利用中国先进研究堆(CARR)在国内首次开展了冷中子瞬发伽玛活化分析(CNPGAA)实验,采用定制加长的电制冷高纯锗(HPGe)探测器和先进的数字多道谱仪DSPEC~? -502进行测量,获得了NH_4Cl样品中元素冷中子瞬发伽玛谱和本底谱等数据,同时利用伽玛放射源^(152)Eu、^(137)Cs、^(60)Co以及NH_4Cl产生的瞬发伽玛射线对探测器在宽能区0.1~8MeV进行能量刻度。为降低环境辐射本底,HPGe探测器外围采用环形锗酸铋(BGO)康普顿谱仪,10cm铅以及含~6Li和^(10)B材料对中子束流准直屏蔽。此外,利用金片活化法测量了CARR堆运行功率为15 MW时有无冷源情况下冷中子导管B(CNGB)末端1m处的中子注量率,结果显示有冷源时中子注量率可提高一个量级。

CARR上的应力测量中子衍射谱仪概念设计和模拟研究

中子衍射法是迄今为止可直接测量材料或工程部件内部深处应力场分布的唯一非破坏性方法,在工程上具有重要的应用。中国先进研究堆(CARR)中子散射工程拟建造一台应力测量中子衍射谱仪,其主要功能是测量材料中的残余应力和载荷应力。本文介绍了该谱仪的概念设计方案,并应用蒙特卡罗模拟软件 MCSTAS对设计方案进行了模拟研究,对部分中子部件参数进行了优化设计。

CARR核测量系统设计

核测量系统是CARR仪表控制系统重要的组成部分,该系统监测CARR堆芯外中子注量率并向保护系统、ATWS缓解系统、功率调节系统等提供功率水平信号。本文阐述CARR核测量系统的设计,介绍CARR核测量系统的系统结构、堆外探测器、监测装置和技术特点。

中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置设计

对中国在建的核功率为60 MW的中国先进研究堆中冷中子源系统的设计作了总体描述。该冷中子源采用液氢作为慢化剂,主要由两个分系统氢循环系统和氦制冷系统构成。氢循环系统中的冷包设计为带氦助冷通道的液氢层为月牙形的冷包。氢在连接冷包与氢氦换热器的单管内进行两相热虹吸循环。冷包材料和慢化剂氢的核发热通过氦制冷系统产生的冷氦带走,氦制冷系统采用带液氮预冷的逆布雷顿制冷循环。

中国先进研究堆(CARR)工程燃料组件设计验证试验

中国先进研究堆(CARR)采用的燃料组件在国内尚属首次加工与使用。为了保证燃料组件的完整性和安全性,满足堆安全运行的需要,对燃料板和组件的结构稳定性、流致振动、临界流速、热循环、堆内辐照等进行了设计验证试验。结果表明,CARR燃料组件的设计和加工工艺是合理的,谈组件在反应堆实际运行条件下是稳定和安全的。

CARR应急堆芯冷却系统停堆冷却措施分析

停堆后的冷却问题是中国先进研究堆(CARR)重要的安全问题之一。CARR应急堆芯冷却系统是一套多功能、高度安全可靠的专设安全设施,它在反应堆正常运行时执行池水冷却功能;在正常停堆和事故停堆过程中执行应急堆芯冷却功能;还执行应急热阱选择、系统供电方式、回路阻力分析、阀门开关设置等方面的处理,使系统在两种功能的切换中不需要人为操作,依靠流量的自动匹配来满足正常运行和事故运行的要求。体现了CARR的安全性、先进性和经济性。本文以核安全法规和导则为前提,以满足系统功能为基础,首先介绍了CARR应急堆芯冷却系统的功能、主要参数和流程。根据CARR的实际情况,对应急堆芯冷却系统的停堆冷却措施和典型事故进行了分析,论证了该系统是如何在正常停堆和事故停堆状态下实现非能动堆芯冷却的。

CARR控制棒物理设计计算

中国先进研究堆(CARR)是一座高性能、多用途新型研究堆。CARR的控制棒物理计算是一个难点,本文采用Monte Carlo方法计算CARR的控制棒物理特性。物理计算的结果直接指导控制棒的结构设计和加工。

CARR数字化监控系统设计

介绍了中国先进研究堆(CARR)数字化监控系统的组成及其功能,CARR设计采用了可靠的软硬件设计平台、通讯网络、现场I/O主控单元、数据服务器等冗余设计技术以及系统故障诊断及故障监视等技术。目前,该系统已经完成了厂家设计工作,通过了出厂验收,即将进入设备现场安装和调试。

CARR冷中子源物理方案研究

冷中子源是中国先进研究堆(CARR)作为应用平台开展中子散射实验的重要系统。本文建立了可开展冷中子源装置氢系统物理方案研究的计算程序和方法。对影响核发热和冷中子增益的多种因素进行了计算和优化选择,确定了氢系统物理方案。分析结果表明:符合CARR冷中子源自身特点且在国际上具有创新意义的月牙形冷包结构,在核发热量较小的条件下获得了较好的冷中子增益。

CARR控制棒驱动机构试验样机电磁力研究

为获得中国先进研究堆(CARR)控制棒驱动机构电磁力及电磁场分布,对控制棒驱动机构进行了受力分析,设计制造CARR控制棒驱动机构试验样机。在试验样机上进行了电磁力试验,使用有限元分析软件Ansoft Maxwell对试验样机电磁场及电磁力分布进行仿真分析,计算得到了试验样机磁感应强度分布曲线和电磁力分布数据,以及永磁体磁场对电磁场的影响和结构参数对电磁力的影响。仿真结果与试验值符合较好,研究结果为CARR控制棒驱动机构电磁力研究和同类型控制棒驱动机构设计提供了参考。

CARR全数字化控制系统

中国先进研究堆(CARR)是一座安全可靠、高技术性能、多用途的先进研究堆,CARR的仪表控制系统采用了先进的全数字化设计技术,由数字化反应堆保护系统和事故后监测系统、未能紧急停堆的预计瞬态(ATWS)系统、反应堆监控系统及自动开堆和功率调节系统等子系统组成。本文介绍了CARR仪表控制系统各个子系统的组成及功能。

CARR ATWS缓解系统设计

为保证事故工况下反应堆的安全,CARR除设置保护系统外,还设置了ATWS缓解系统。本文介绍了CARR ATWS缓解系统的功能与组成以及技术特点,系统采用数字化技术,并进行了试验验证,其可靠性达到了CARR工程应用的要求。

CARR乏燃料在49-2游泳池式反应堆使用的堆芯方案研究

49-2游泳池式反应堆(简称49-2堆)在我国研究堆领域有不可替代的优势。中国先进研究堆(CARR)的平均卸料燃耗仅有32%～33%,远低于燃料考验达到的最大燃耗71.8%,有继续使用的潜力。根据49-2堆各系统、应用需求和CARR乏燃料的特点,研究了CARR乏燃料在49-2堆直接再使用的堆芯方案,计算了物理和热工参数,并进行了典型事故分析。结果表明:新设计的5 MW堆功率适中,满足反应性控制、温度、压力、温度系数、屏蔽等方面的安全要求;在主要的设计基准事故下堆芯是安全的;在中子注量率的大小和均匀性、辐照孔道有效长度、燃料温度、换料周期等方面优于现49-2堆,满足后续科研生产需求。

CARR低压供电系统进线和母联开关电路的实现

本文介绍了利用真值表来实现CARR工程低压供电系统进线和联络开关联锁电路的设计方法。通过出厂验收试验和计算机仿真,证明该电路工作可靠。

CARR冷中子源氢系统冷却方式及自稳特性研究

为了解决CARR高核功率、低富集度下冷包壁面的高热流密度及冷中子源装置的开堆-开源和开堆-停源工况等难题,提出了带助冷的两相热虹吸自然循环冷却方式;建立了冷包内氮气、各层冷包材料和液氢之间的换热简化模型,编制了计算程序,并分析了指定条件下的换热量;从理论上推导和建立了该冷却方式的自稳特性方程,并进行了自稳定性分析。结果表明,该种冷却方式不仅解决高热流密度和开堆停源等热工难题,还证明了该冷却方式具有一定的自稳特性。

CARR用U-Mo合金燃料的堆芯物理方案研究

U-Mo合金燃料具有铀密度高、辐照稳定性好和后处理简单等优点,是未来研究堆燃料的理想选择。在保持中国先进研究堆(CARR)主体结构不变的基础上,使用合适的U-Mo合金燃料替换CARR现有燃料,进行堆芯方案初步研究。通过对中子注量率、循环长度等关键参数的对比分析,给出了较优的堆芯物理设计方案。该堆芯物理方案具有更好的设计参数,并可节省大量的燃料经费支出,提高了反应堆运营的经济性。