华龙一号反应堆上腔室及热段流-热耦合场数值模拟

压水型反应堆(pressurized water reactor,PWR)系统主管道热段内冷却剂的温度和流量,直接反映了核功率和堆芯换热状态,是反应堆功率控制和安全保护的核心参数。为全面掌握华龙一号反应堆上腔室及热段内冷却剂流-热耦合场分布及演变规律,为核心参数测控提供参考,基于有限元分析(finite element method,FEA)方法,对上腔室及热段冷却剂流域进行了计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟。首先建立了合理简化后的华龙一号(Hualong One)反应堆上腔室及相连热段的3D几何结构模型。随后对模型计算域进行了离散化网格划分和网格敏感性分析。最后通过计算,获得了冷却剂非等温流动的稳态特性解,流量、温度与相关设计估算值、实际测量值的相对误差均小于2%。对稳态特性研究表明,高、低温冷却剂在上腔室垂直内壁附近的不充分换热导致热段入口冷却剂温度分布不均,存在14.0~16.3℃的温差。随冷却剂沿轴向流动,冷却剂温度场分布和流场分布均逐渐趋于均匀和稳定,且是热段内低温冷却剂的流动主导了冷却剂温度分布的变化。

核电厂安全级电气连接器的设计与试验

为实现安全级仪表信号的可靠传输,核电厂通常采用可拆卸的电气连接器连接仪表与电缆以及电缆与电缆。对电气连接器技术进行调研,设计了一种结构简单、性能可靠、操作安装方便、在地震以及严重事故下能有效吸收振动载荷、能够承受更长时间的辐照老化和热老化的安全级电气连接器。依托研制样机开展了功能性能试验和鉴定试验,试验结果表明:安全级电气连接器具有极高的可靠性,能够满足核电厂事故环境下的需求。该连接器可推广于其他恶劣环境条件下的应用领域。

基于卷积径向基网络的多变量水位预测模型

实现河流水位的准确预测对于流域水资源的精准调度与管理具有重要意义。由于水文数据的复杂多变与非线性相关特性,传统机器学习模型的预测精度难以进一步提高。本文提出了一种基于卷积径向基网络的多变量水位预测模型,该模型先通过多层二维卷积网络对水文变量的时空特征进行并行化地充分提取,然后利用径向基网络实现河流水位的高精度预测。针对四川省清溪河流域开展了模型的相关实验研究,结果表明:与四种经典模型相比,其均方根误差最少降低了0.0387,纳什效率系数最少增加了0.0557;与现有的自回归循环网络模型相比,在相同输入特征条件下其最大误差和均方根误差分别降低了0.3482和0.0165,验证了该模型在流域水位预测中具有良好的适用性和有效性。

快速反应高精度温度传感器的设计

针对改进后的新型反应堆堆芯温度测温要求,结合现有的测温技术,提出了一种新型的快速反应高精度温度传感器的设计方案。结合热电阻(RTD)和热电偶(TC)的互补优势,设计了全新的基于“导前微分”原理的小型测温组件。通过对“导前微分”测温原理的分析及计算,设计了一种微小空间多元件组装工艺,阐述了新型快速反应高精度温度传感器的可行性。成功制作了试验样机并完成了各项性能指标测试。试验结果表明,稳态时测温精度与核电厂快速响应铠装RTD一致,热响应时间提升了约2倍,满足新型反应堆测温性能设计要求。该方案弥补了我国在测温技术上的短板,为新型反应堆设计奠定了基础。该方案也可用于现有核电厂用快响应温度计的替换使用。

基于改进LSTM的核电厂传感器故障诊断研究

核电厂中广泛存在的传感器为其运行提供了重要支持。传感器的任何故障都可能威胁到核电厂的安全。为提升核电厂运行可靠性,提出结合残差双向长短期记忆(ResBiLSTM)神经网络和稀疏注意力机制的传感器故障诊断方法。以核电厂目标传感器和与之紧密相关的敏感参数集时序信号作为输入,构建ResBiLSTM模块进行故障特征提取。将残差模块的输出送给稀疏注意力模块,进一步关注历史序列时刻中的重要部分。筛选保留目标特征,滤除冗杂特征,以实现精准提取有效故障特征。在输出端,利用Softmax分类器输出故障分类结果。对核电厂反应堆出口温度现场数据进行故障注入以及诊断试验,故障识别准确率均达到98%以上。试验结果表明,所构建模型可以实现对原始时域信号的多尺度特征提取和故障诊断。通过与深度卷积神经网络(CNN)、深度稀疏自编码器(SAE)和支持向量机(SVM)等算法进行对比,所提模型的故障识别性能更优。

基于差分电感原理的稳压器安全阀阀位测量系统研究

为实现稳压器安全阀阀位的精准测量,核电厂通常采用安全级阀位测量系统进行实时信号监测。对核电厂阀门位移量测量技术进行了深入研究。设计了一种基于差分电感原理的稳压器安全阀阀位测量系统。通过采用分体式的设计方案,有效提高了测量设备的耐事故性能,并依托研制的试验样机开展了鉴定试验。试验结果表明,基于差分电感原理的稳压器安全阀阀位测量系统具有较高的测量精度,能够在正常和事故条件下实现安全阀阀位的准确测量。该系统后续可推广应用于其他恶劣环境条件下的位移测量领域。

基于经验模态分解的核电站故障诊断研究

为帮助操作员及早确定系统运行状态、提高决策效率,提出了基于集成经验模态分解算法(EEMD)和通道注意力机制(SE)的故障诊断方法。研究选取9种核电站典型故障,利用EEMD将原始故障信号进行分解,通过基于通道注意力机制的卷积神经网络(CSEnet)诊断当前状态。建立深度置信网络(DBN)、卷积神经网络(CNN)、双向长短时记忆网络(BiLSTM)和CNN-BiLSTM进行对比实验,结果表明EEMD-CSEnet比其他模型具有更高的诊断精度,满足实际需求。

影响快响应电阻温度计响应时间的关键因素分析

响应时间是快响应电阻温度计的一个关键指标。电阻温度计的结构和材料均会影响响应时间。通过对电阻温度计热传导瞬态过程的分析,开展电阻温度计响应时间关键因素研究,研究了热电阻温度计的材质、结构及尺寸等因素对热传导瞬态过程的影响规律,以掌握影响电阻温度计响应时间的关键参数,为后续确定电阻温度计及其套管结构提供理论依据。该研究可用于指导电阻温度计及其套管的材料选择和结构、尺寸设计,提高电阻温度计的响应时间。

香椿温室水培催芽技术

为了充分利用香椿冬季修剪的枝条和间伐出的小苗,用配制的不同成分和不同浓度的培养液对香椿枝条基部和小苗的根部进行浸泡处理,在25～30℃条件下进行了水培催芽试验。结果表明:香椿小苗比枝条发芽早,而且小苗幼芽的生长情况明显好于枝条幼芽;B3培养液(即每升水中加入0.5g复合肥和0.3 g Vc)对香椿小苗的催芽效果最好,而A3培养液(每升水中加入3g蔗糖和0.3 g复合肥)对香椿枝条的催芽效果最好。

取消旁路后的冷却剂温度测量通道调试研究

传统M310核电厂采用旁路测量方式执行关键安全参数-反应堆冷却剂温度的测量。但该方式由于工艺回路复杂、主管道上接管数量多且维修难度大而不满足三代核电的要求,故在华龙一号核电厂中取消了旁路设计为主管道直接测温方式,由此带来反应堆冷却剂温度测量调试的变化。首先介绍了调试的过程并分析了导致调试变化的具体原因,然后针对该变化研究出具体的调试方案,最后论证新调试方案的可行性。论证结果表明:新的调试方案是可行的,且有利于电厂安全运行。

浅谈核电厂过程仪表安装设计

核电厂的过程测量参数直接反应核电厂的运行状态,而过程参数的测量则通过过程仪表系统完成。本文将对核电厂过程仪表的布置安装设计进行探讨,简述过程仪表的安装设计原则和布置要求,使过程仪表的安装能做到正确、灵活、安全、可靠、维护方便、整齐美观,从而发挥过程仪表在核电厂运行中的重要作用。

一种采用主回路精确流量校准核仪表系统方法的研究

核电厂核仪表系统功率量程中子注量率变化率是反应堆保护系统的重要参数,对该参数的计算校准,既可以保证在发生弹棒和落棒事故时正常执行停堆功能,又可以在寿期初和寿期末发生甩负荷至厂用电运行工况时避免停堆而影响核电厂的经济性。当前核电厂,核仪表系统功率量程中子注量率变化率引入的主回路平均温度信号和主泵转速信号进行校准。本文着重介绍一种采用精确的反应堆冷却剂系统主回路流量来校准中子注量率变化率的方法,对其进行研究与探讨,以达到提高功率量程中子注量率变化率的校准精度的目的。

基于自动修正的蒸汽发生器水位测量技术研究

蒸汽发生器是反应堆一、二回路的换热设备,为了维持反应堆的安全运行,必须对蒸汽发生器的水位进行准确测量,其水位波动会引起蒸发器水位低触发反应堆停堆保护,同时影响蒸发器水位控制性能。传统的蒸汽发生器水位测量是采用差压表在额定工况下校准,利用差压原理进行测量的方法,该方法的局限在于水位测量参数只适用于特定工况,在其他工况下需以人工查表的形式进行修正。本文结合差压表测量蒸发器水位的原理,提出了一种在DCS中自动修正,准确得出不同工况下水位的测量方法。

温度补偿的延迟线型SAW应变传感器

声表面波(SAW)延迟线作为传感器可对传感器进行编码,从而实现多点分布式测量,因而受到广泛研究。该文采用128°Y-X切向LiNbO_(3)作为压电基底,制备了不同对数的叉指换能器(IDT)的SAW延迟线,并研究了其应变特性。研究结果表明,IDT对数为10对、20对、30对时,SAW延迟线应变灵敏度分别为1.7275 ps/με、2.0467 ps/με、3.2566 ps/με。SAW延迟线的应变特性和应变方向与声波传播方向间的夹角有关,夹角为0°时,延迟时间随应变的增大而增大;夹角为90°时,延迟时间随应变的增大而减小。利用夹角分别为0°和90°的SAW延迟线构成了差分结构的应变传感器。测试结果表明,该差分结构可抵消温度的影响,即温度变化时也可获得准确的应变。该文研究的差分结构延迟线有望在温度波动环境中测试应变时得到应用。

施用不同浓度的磷酸二氢钾对香椿生长及养分的影响

为了提高木本蔬菜香椿的产量和质量,以湖南省湘乡市湘之椿农作物有限公司的矮化香椿为试验材料,施用不同浓度的磷酸二氢钾(KH_2PO_4)叶面肥,然后对香椿地径、老叶长度、小叶长度、小叶数量及叶片中的可溶性蛋白质、可溶性糖、氮(N)、磷(P)、钾(K)等指标进行了测定与分析。结果表明:施用不同浓度的KH_2PO_4对香椿生长及营养成分促进作用明显,浓度在0.5%~1.5%之间的叶面肥处理均能显著提高香椿的地径、老叶长度、小叶长度和数量,各指标随施肥浓度的增加均呈先升后降的趋势,但当其浓度超过2.0%时,KH_2PO_4对香椿老叶生长有抑制作用;不同浓度的KH_2PO_4对于老叶叶片中的可溶性糖、可溶性蛋白、N、P、K含量的提高均有显著效果。综合分析认为,浓度为1.0%的KH_2PO_4对香椿老叶叶片营养成分含量的提升效果最佳;KH_2PO_4处理下的香椿叶片中的N、P、K均呈现出显著正相关,且彼此之间存在一定增效作用。

分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用研究

光纤传感器作为新型传感器在多种工业场合得到了广泛应用,而分布式光纤传感器由于其体积小、质量轻、耐环境能力强、易于组网等特点,尤其适合用于核电厂这种存在较多高能设备的场合。基于瑞利散射振动测量原理和光时域反射空间定位原理,研究分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用可能性,并针对振动和辐照环境开展了试验验证,结果证明基于瑞利散射的分布式光纤振动传感器在核电厂中有优异的应用前景。

防城港核电站核二级安全壳热量导出泵机械密封研制

文章总结了一种新型研制的压水堆核电站核二级安全壳热量导出泵用机械密封的研制情况,从设计输入、条件分析、方案选型等方面进行了详细的介绍。其中对热备用工况下,影响机械密封及其辅助系统的温度分布规律进行了研究,以指导机械密封的优化设计,降低了机械密封腔体温度,提高了机械密封的可靠性和使用寿命。

华龙一号主泵转速测量系统研究

由于反应堆主泵转速信号的测量需采用高可靠性的安全级转速测量系统,而此类设备主要依赖进口,已成为我国核电发展的制约因素。该文分析了主泵转速测量系统设计中的关键问题,即感应器结构设计对测量信号的影响及干扰;采用仿真计算分析,得到了优化的感应器结构,同时改进了信号处理算法;使用主泵试验台架验证了该转速测量系统的功能性能。验证结果表明该系统可满足华龙一号对主泵转速信号的测量需求。

基于SH-SAW谐振器的无线温度传感器研究

基于128°YX铌酸锂压电衬底设计制作了窄带、高Q值的水平剪切声表面波(SH-SAW)谐振器,研究了其温度特性,并基于该谐振器制作了无线温度传感器。研究结果表明,该SH-SAW谐振器在常温至250℃内保持良好的谐振性能,频率温度系数为-24.33 kHz/℃。基于该SH-SAW的无线温度传感器在常温至250℃温度范围内实现了温度的准确无线测试,测温误差为0.93%,且具有良好的重复性。

SEM-EDS法检测土壤微粒元素含量

粒径在微米量级的粉尘微粒由于极易通过呼吸、食入或皮肤接触等途径进入人体而危害人类健康,已逐渐成为环境安全领域的一个重要问题,而不同粒径微粒中有害元素含量是衡量其对人体危害的重要依据。采用SEM-EDS法对国家标准土壤样品进行研究,获得了5~50μm的粒径范围内标准土壤样品中Si、Al、Fe和Cu元素含量的粒径分布规律。通过使用含Si微米颗粒进行定标,发现在该粒径范围内土壤微粒中的Si元素含量同标准物质认定证书中给出的含量基本相同。实验结果表明:SEM-EDS法可对粒径在μm量级的颗粒物质进行精确的元素含量分析。