钠冷快堆电机辅助绕组可靠性试验及基于极限应力的可靠性评估

主循环钠泵辅助电机执行在事故情况下带动主泵运转,以排出堆芯余热的安全功能。若事故情况下辅助电机发生故障,则可能给整个反应堆系统带来灾难性的后果。绕组是辅助电机的关键部件和薄弱环节。为评价主循环钠泵辅助电机绕组可靠度,设计、开展了一系列可靠性试验;在恒定应力加速试验中,无失效产生,继而进行步进应力加速试验,得到了关于产品极限应力的信息。基于有限的试验信息,给出了一种利用产品极限应力计算得到产品的激活能,从而进行辅助电机绕组可靠性评估方法。评估结果良好,且符合工程经验,验证了辅助电机寿命可靠度满足系统要求。同时,所提出的方法对高可靠性产品无失效数据的可靠度评估提供一种参考方案,具有一定的指导意义。

一回路主循环钠泵机械密封热流耦合分析

为了设计、优化钠泵机械密封性能,以满足各种工况需求,首先回顾了钠泵机械密封的应用环境及工况条件。提出对钠泵机械密封摩擦副开展流固热耦合分析,以便预测钠泵机械密封在运转过程中的性能表现,指导钠泵机械密封设计和结构优化。然后,开展了基于共轭传热的内循环流场和温度场分析,对钠泵的冷却系统提供了参考。温度场计算分析结果表明方案设计能满足密封长期运行过程中总体热量输入输出达到平衡,能够满足温度控制要求。同时,检验了泵送结构能否有效带走端面热量并与外部冷却水进行热交换。以断水3 min及72 h为例,通过产品在恶劣工况下的运行形态,分析其危险结构部分,以便指导工作人员安全操作及注意事项。结果表明钠泵机械密封发热功率为6472 W,正常工况和断水工况的最高温度均能在材料耐受范围内达到平衡。

Si/MoS2及C-Si/MoS2涂层在不同湿度条件下摩擦磨损性能

为了改善传统MoS2涂层的摩擦学性能,利用中频直流磁控溅射技术在硅片和304不锈钢上沉积Si/MoS2和2种不同碳含量的C-Si/MoS2复合薄膜,利用扫描电镜(SEM)配备的EDS设备对薄膜的成分及厚度进行表征,利用真空摩擦磨损试验机(CSM)测试不同湿度条件下Si/MoS2和C-Si/MoS2的摩擦磨损性能。结果表明:2种不同碳含量的C-Si/MoS2含有相似的Si含量,Si在薄膜中以单质的形式存在;Si/MoS2薄膜随着湿度的增加,摩擦因数持续增加,同Si/MoS2薄膜相比,掺碳量49.08%(原子分数)的C-Si/MoS2薄膜摩擦性能得到优化,仅在24%湿度下摩擦因数高于纯Si/MoS2薄膜;含碳量为49.08%的C-Si/MoS2薄膜磨损程度最小,这是因为C在摩擦过程中易剪切滑移,与MoS2耦合润滑,优化了薄膜的摩擦学性能;真空下,Si/MoS2薄膜及C-Si/MoS2薄膜的磨损机制为黏着磨损,而在不同湿度条件下,由于水蒸气和氧气的作用,Si/MoS2薄膜及C-Si/MoS2薄膜均会发生氧化磨损及磨粒磨损。

中国实验快堆换料系统的验证试验

介绍了中国实验快堆换料系统的验证试验。该试验以检查设备的性能、验证系统的工艺要求和验证换料监控系统为目的,为此建立了综合试验台架,并在台架上首次模拟实现了快堆换料系统的全自动换料操作,为即将开始的中国实验快堆的安装调试奠定了坚实的基础。

控制棒驱动机构专用电机驱动器可靠性鉴定试验与评估

控制棒驱动机构专用电机驱动器是重要驱动控制设备,可靠性指标较高。在分析其失效机理后,根据阿伦尼斯模型,提出了单应力水平加速寿命试验方案,并与提前评定方案相结合,给出了评估方法。针对某控制棒驱动机构专用电机驱动器进行了可靠性鉴定试验,并对试验数据进行可靠性评估,评估结果远超过指标要求。该试验方案和评估方法可用于指导一般核电产品。

核电站固体废物处理系统水泥固化线的设计

介绍了核电站放射性废物的种类,水泥固化方法的现状,重点介绍了桶内固化工艺以及水泥固化线设计过程中的要点。

关于区间删失的失效时间数据处理方法的分析

在实际工程应用中,通过对设备的定期检查维修,经常会收集到包含区间删失的失效时间数据。本文在总体分布为指数分布、等长区间删失的情况下,对比分析了三种确定失效时间的方法。利用极大似然估计,通过MATLAB编程实现算法,得到关于总体的分布参数的点估计值和区间估计值,在文中定义的衡量准则下,给出了实际应用中选取适合方法的依据。

中国实验快堆转运-清洗室的力学分析

转运-清洗室是中国实验快堆(CEFR)堆外换料系统中的主要设施,为反应堆换料操作提供一个安全可靠的密封和生物屏蔽空间,以保证操作人员的人身安全。本文采用数值方法对其进行力学分析。结果表明:CEFR转运-清洗室的力学性能满足规范要求。

控制棒驱动机构落棒失效率验证试验方案设计

在反应堆事故工况下,控制棒驱动机构(CRDM)必须能快速落棒,实现安全停堆。为保证反应堆的安全,核电站对CRDM的落棒失效率提出较高的要求。本文给出了关于CRDM落棒失效率验证试验方案的设计算法及基于二分法思想的求解方法,通过与GB 5080.5—85中所给方案进行对比分析,验证了其正确性。补充了GB 5080.5—85中关于成败型产品成功率验证试验方案中定数截尾试验方案的设计算法,对于任意给定的成功率、风险值及鉴别比,可在较短的时间内给出定数截尾试验方案。还可用于一般的成败型产品的成功率验证试验方案设计,满足对成败型产品越来越高的可靠性要求。

控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高,如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构,在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下,提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法--分组备件数量优化方法,给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较,结果表明:该方法常优于常规算法,在保证控制棒驱动机构可用性的前提下,优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析,对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。

极小样本下钠冷快堆主泵上部轴承可靠性评估方法对比分析

钠冷快堆主泵具有长寿命和高可靠性的要求,但由于研发和试验成本、试验周期以及试验条件等各方面因素的限制而无法进行大量试验。因此,针对目前钠泵上部轴承完成582次启停试验未失效的情况,使用了两种极小样本可靠性评估方法综合概率评估法、虚拟增广样本+Bootstrap方法,对上部轴承磨损寿命进行了可靠性评估。计算结果表明,综合概率分布评估法得到的部件综合概率密度函数更接近于真实的概率密度函数,虚拟增广样本方法的评估结果精度较高。分析结果为钠泵部件在极小样本情况下的可靠性评估提供了理论依据,在节省试验费用、减少试验次数、缩短研发周期等方面具有显著的工程意义,解决了只有一个试验数据时产品可靠性评定的难题。

快堆钠泵机械密封可靠性评价

基于所收集的俄罗斯钠泵机械密封的寿命数据,利用基于威布尔分布的分析方法对其进行可靠性评价,得到了其可靠性信息。对国内机械密封所收集的寿命数据,利用最优置信限法对其进行可靠性评价,并将评价结果与俄罗斯钠泵机械密封的评价结果进行了对比分析。结果显示,在置信度为0.8,寿命为25 000h时,俄罗斯钠泵机械密封的可靠度不低于0.947 3,国内的机械密封可靠度不低于0.874 4。可靠性评价结果表明,国内机械密封的可靠性与俄罗斯钠泵机械密封的可靠性有一定的差距,但差距不是很大。

快堆钠泵可靠性分配研究

快堆钠泵是快堆的关键设备,其能否安全可靠运行对反应堆的安全极为重要,因此,其可靠性设计至关重要。钠泵可靠性分配是钠泵可靠性设计中关键的内容,本文利用评分分配法将钠泵的可靠性指标进行了分配,分配过程中充分考虑钠泵各部件的复杂程度、技术水平、工作时间及环境条件四个因素,并对评分的结果进行了正态性检验和可信性评估,进一步提高了可靠性分配的准确性。通过可靠性分配,钠泵各部件的设计人员明确了其可靠性设计要求,同时也为其确定技术方案提供了依据。

分体式控制棒组件换料工艺路线设计

现有某反应堆的控制棒组件采取分体式结构,该控制棒组件由控制棒移动体与控制棒外套筒两部分组成(以下简称移动体、外套筒)。移动体与外套筒换料周期不同且二者之间相互独立,因此二者分开独立进行更换。该反应堆现有组件换料工艺路线设计基于整体式组件,因此不能满足分体式控制棒组件的更换需求,因此需对现有工艺路线进行改进,完成分体式控制棒组件的换料流程。现根据该反应堆现有换料工艺路线,在不影响燃料组件换料以及现有工艺路线上相关设备的基础上,通过使用现有工艺路线上相关设备,增设相关配套设备,从而完成对分体式控制棒组件的换料操作。设计完成的分体式控制棒组件换料工艺路线,能够实现对控制棒组件的换料操作。

钠冷快堆一回路主循环泵在厂外主辅电源切换工况下的运行特性研究

在厂外主辅电源切换时,为避免因一回路主循环泵(简称主泵)运行引起反应堆保护停堆或电机辅助绕组启动,对主泵惰转特性及转速控制进行分析,分别对快切和慢切工况下主泵的快速飞车启动和搜频飞车启动模式进行研究,给出了不同模式下主泵的最低转速预测模型,分析出了快切工况(断电1.5 s)下主泵最低转速为708.3 r/min,慢切工况(断电10 s)下最低转速为341.2 r/min。在主泵水台架上,用1.5 s和10 s断电试验来模拟厂外主辅电源快切和慢切工况,试验结果表明,快切工况下主泵最低转速为689 r/min;慢切工况下主泵最低转速为346.7 r/min。最低转速预测值与试验值吻合较好,偏差小于3%。试验验证了主泵在主辅电源切换工况下的运行特性,可实现快切不导致反应堆保护停堆,慢切不导致辅助绕组启动,对反应堆安全运行具有指导意义。

基于无失效数据机械密封的可靠性研究

本文利用某型机械密封的无失效数据估计其可靠性指标。在寿命服从两参数威布尔分布时,分别基于配分布曲线法和修正似然函数法给出了参数估计值和给定时间的可靠度估计值,并分析了在两种不同方法中,影响参数估计值的主要因素,还比较了取不同权值时相应的可靠度大小关系,最后分析了两种方法的适用范围。

核电厂反应堆主泵推力轴承启动阻力矩测试方法

为了获得核电厂反应堆主泵推力轴承在寿期内的极限启动阻力矩,确保执行事故余热排出功能的辅助电机可以在极端工况启动主泵,提出了推力轴承启动阻力矩(指启动瞬间的阻力矩)的测试方法并设计了试验装置,采用正交试验法对影响推力轴承启动阻力矩的3个影响因素(粗糙度、比压、润滑油温)进行研究,采用单因素法测试不同停机时间(指静止加载时间)对推力轴承启动阻力矩的影响,研究表明3个影响因素在规定的控制范围内变化时,启动阻力矩变化较小,而停机时间对推力轴承启动阻力矩影响较大。基于试验确定的极限启动阻力矩开展辅助电机设计,通过了推力轴承样机与主泵样机的反复启停试验验证。本文研究可为辅助电机启动阻力矩的设计提供准确可靠的输入。

启停对推力轴承可靠性与阻力矩的影响测试

为了测试反复启停对钠冷快堆(SFR)一回路主泵推力轴承可靠性和阻力矩的影响,采用适用于小样本的分散系数法设计了可靠性统计方案,制造了3套巴氏合金推力瓦和1台上部组合轴承样机,设计并搭建了试验台,测试了启动阻力矩随停机加载时间的变化情况,模拟推力轴承的真实情况并开展了反复启停试验。试验研究表明,启动阻力矩均会随着停机加载时间的延长而不断增大;反复启停对推力瓦的磨损寿命影响较小,置信度0.9时,推力轴承启停125次不发生失效的可靠度超过0.99996;反复启停会影响推力轴承的阻力矩,随着启动次数的增多,推力轴承的阻力矩呈缓慢上升趋势,证明开展主泵电机启动能力设计时,必须要考虑启停次数的影响。本文研究可为主泵电机启动能力设计提供参考。

核电厂反应堆主泵主轴疲劳可靠性试验与评估

为了获得给定置信度、不同可靠度下的核电厂反应堆主泵主轴材料疲劳可靠性数据,制造了一段内外径尺寸、加工工艺与产品主轴完全相同的模拟轴用于取样,测试了常温光滑、常温焊接、常温缺口、高温光滑、高温焊接、高温缺口6种试样的疲劳寿命;应用可靠性统计方法分别确定了置信度为0.9、0.95时,在不同可靠度下6种试样的疲劳可靠性寿命置信下限方程以及6种试样的可靠性疲劳极限;分析了试样与主轴疲劳寿命的区别与修正方法,利用修正后的试样数据对主轴疲劳失效的薄弱环节进行可靠性评估。结果表明,置信度为0.9、0.95时,主轴在寿期内不发生疲劳失效的可靠度超过0.9999。本研究实现了反应堆主泵主轴疲劳失效更为准确的可靠性评估。