压水堆燃料元件腐蚀产物沉积行为试验研究进展

压水堆(PWR)燃料元件表面腐蚀产物沉积(CRUD)对系统稳定可靠运行产生诸多不利影响,因此研究压水堆燃料元件腐蚀产物沉积的关键影响因素,并针对性地开发CRUD缓解技术,对压水堆的安全和高质量发展至关重要。归纳了压水堆燃料元件表面CRUD试验研究的重要结果,总结了包壳表面CRUD对系统运行的危害,回顾了CRUD的分析表征结果,介绍了不同研究机构建立的堆外动水回路试验方法,重点分析了材料性质、热工水力特性、冷却剂化学条件及腐蚀产物特性对燃料元件表面CRUD的影响规律,调研了CRUD缓解技术及相关应用,并对后续试验研究方向提出了建议。

不溶性腐蚀产物在棒束通道内沉积的数值模拟

在压水堆运行期间,高压过冷态的冷却剂对燃料棒、堆内构件等部件进行冲刷,以及受管道流体加速腐蚀等效应的影响,堆内会产生不溶性的腐蚀产物,其在堆芯通道内的迁移、沉积会对压水堆的安全性和经济性产生显著影响。本研究提出了压水堆堆芯燃料棒束通道内颗粒沉积的数值模拟方法,基于单相流体标准k-ε模型和颗粒离散相模型,构建了粒状腐蚀产物流动沉积数学物理模型,结合颗粒流动-沉积特性实验的实验结果,验证了该模型的可行性和有效性,开展了不溶性粒状腐蚀产物在5×5带格架棒束通道中流动沉积研究,获得了粒状腐蚀产物在棒束通道内的沉积特性:流体中颗粒浓度在经过格架后明显减少;进口截面处的颗粒浓度在固体壁面较高,出口截面处的颗粒浓度则分布得更均匀;入口处棒束表面及壁面的颗粒沉积呈现为大面积附着沉积,格架表面、其余棒束表面和壁面的颗粒沉积呈现为点状附着沉积。

奥氏体不锈钢在含锌PWR一回路水中的均匀腐蚀行为

通过模拟压水堆一回路水环境,对304和316L两种不锈钢进行了在含锌10μg/kg,320℃高温溶液中浸泡1 000h的腐蚀试验,并对试验后的试样氧化膜进行SEM和XPS分析。结果表明,304不锈钢的腐蚀增重率高于316L,且其氧化膜较316L疏松;两种试样均形成了富铁、锌内富铬的氧化膜;外层氧化膜以(Zn,Fe,Ni)(Fe,Cr)2O4为主,内层以ZnCr2O4为主,氧化膜与基体过渡层以Cr2O3为主。

PWR核电站蒸汽发生器传热管和主管道的应力腐蚀破裂研究

用慢应变速率试验(SSRT)、恒载荷试验(CLT)和低周循环载荷试验方法研究以秦山和大亚湾核电站安全为目的的有关压力边界管道破裂始发事件应力腐蚀破裂(SCC)的行为,为评价管道的结构完整性提供支持性实验数据。研究的材料有核等级主管道焊接热影响区(WHAZ)316不锈钢(SS),核等级蒸汽发生器(SG)传热管材Incoloy-800、Inconel-600、Inconel-690和321SS。研究的影响因素包括材料冶金、表面喷丸处理、载荷、应变速率、循环载荷以及水化学条件对SCC的影响规律。

PWR/CANDU联合核燃料循环研究

根据我国已拥有PWR和CANDU核电站的具体情况 ,提出一种PWR/CANDU联合核燃料循环的策略 ,即把压水堆的乏燃料后处理后的回收铀 (RU)用作为CANDU堆的核燃料 ,既可节约铀资源 ,提高燃料的能量输出 ,又减少了废燃料的处置量 ,可大大降低核电成本。由于CANDU堆对核燃料循环的固有灵活性 ,堆芯结构及运行方式不需作重大改变 ,即可完成从天然铀到RU的过渡。又由于RU较低的放射性活度 ,这对CANDU堆的燃料制造是可以接受的 ,因而只需对现有燃料制造生产线稍加屏蔽措施 ,对运输和运行中燃料管理操作等都勿须改变。

PWR核电站蒸汽发生器停堆湿保养工况联氨的缓蚀作用

一、引言压水堆(PWR)核电站蒸汽发生器(SG)管材因二回路系统腐蚀产物积累发生应力腐蚀开裂,这是SG传热管破损的主要原因之一。维修和更换SG使PWR停运期间所需要的替用电力对发电站造成很大的财政负担,同时,二回路系统的腐蚀产物沉积在蒸汽发生器内。

PWR堆芯动态特性的SIMULINK仿真计算及界面设计

运用堆芯物理热工模型建立了PWR堆芯的SIMULINK仿真模型,探讨了在不同反应性扰动下堆芯的动态响应规律。在此基础上,根据SIMULINK仿真模型建立了GUI人机交换界面,通过GUI界面设置模型参数并控制SIMULINK程序和显示仿真结果,使仿真更加直观、灵活、快捷。

AC－600PWR蒸汽发生器模拟体设计

介绍了ＡＣ－６００ＰＷＲ二次侧非能动应急堆芯余热排出系统整体效应实验装置中蒸汽发生器（ＳＧ）模拟体的模拟准则和主要设计特点。其主要模拟准则为功率－容积比准则，但在尽量保证再现原型主要热工水力过程的前提下，进行了适当的修改和简化．该模拟体总体比例为１／３９０，换热管束及内件可更换，以满足不同实验研究要求。

关于PWR及CANDU堆先进燃料管理策略的研究

阐述开展先进燃料管理策略研究的必要性与紧迫性。对我国秦山核电厂的燃料管理策略的改进进行了初步探讨 ,包括提高富集度延长循环长度、增大平均卸料燃耗、应用先进可燃毒物和低泄漏优化换料、改进燃料组件设计和适当提高功率等 ,并对可能取得的重大经济效益进行了讨论。提出研究PWR的乏燃料在CNADU堆中应用及形成PWR/CANDU联合燃料循环的可行性 ,以提高燃耗深度 ,增加能量输出 ,降低发电成本。

PWR再淹没骤冷前沿温度场分析程序

为满足压水堆大破口LOCA分析的需要,在移植和开发TRAC-PF1程序中,应用了一种新颖的进行再淹没骤冷前沿处燃料元件温度场分析的方法。本文对这种方法及与之相关的燃料元件热传导数值模型、锆水反应和气隙传热计算进行了简要的描述。

基于马尔可夫模型的船用PWR-RCS管道焊接可靠性分析

以统计分析为基础，运用马尔可夫模型对船用压水型反应堆冷却剂系统（PWR—RCS）的管道焊接可靠性进行了定量分析，计算出其在服役0～50年间处于各种状态的概率，由此可知焊缝在役检查的重点是裂纹检查，这对反应堆安全运行有一定的参考价值。

压水堆核电机组一回路腐蚀产物样品前处理及测量方法研究

本研究通过实验室方法探测和现场检测验证进行压水堆核电机组一回路腐蚀产物样品前处理及测量方法研究,方法研究过程中考察样品前处理和测量方法两个维度对测量结果的影响。其中,方法研究过程分别考查样品前处理加酸种类(分别为硝酸和王水)和加酸后静置时间(分别静置1 h、4 h、24 h)对测量结果精密度、准确度和检出限的影响。综合火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法和离子色谱法这几种检测方法的检出限、适用测试样品性质及国内核电厂仪器资源配置,本文选择电感耦合等离子体发射光谱法作为样品检测方法,并用石墨炉原子吸收光谱法辅助验证。结果表明一回路腐蚀产物样品前处理过程采用硝酸酸化,加酸量控制在1%,加酸后24 h内完成测量,采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)作为样品检测方法,是一种检出限低(检出限低于1μg/kg)、精密度高(相对标准偏差值介于6.54%~14.07%)和准确度高(加标回收率在99.2%~104.4%)的测量方法。

CANDU堆应用RU的PWR/CANDU联合核燃料循环的研究

对压水堆乏燃料后处理回收铀(RU)在秦山三期CANDU堆中应用的可行性和经济性进行分析。使用ORIGEN2程序,对后处理回收铀在生产后放置不同时间后核素的成份和放射性活度进行了计算。证明RU燃料元件生产的放射性水平是可以接受的。使用DRAGON/DONJON程序对应用RU的秦山三期CANDU堆的时均堆芯和瞬时堆芯校验分析表明:采用简单的2燃耗区,2、4棒束的换料方案能满足最大通道功率、最大棒束功率限制。通过放射性分析和堆芯物理分析可以看出,秦山三期CANDU堆在不改变堆芯结构及运行模式的条件下,从天然铀(NU)燃料过渡到RU燃料是可行的。通过对秦山三期CANDU堆应用RU的经济性分析,可以看出PWR/CANDU联合核燃料循环的策略既可节约铀资源(23%),提高燃料的能量输出(41%),又减少了废燃料的处置量(66%),可大大降低核电成本。

PWRCPS——PWR临界计算程序系统

在MARIA程序移植、开发的基础上,通过编制INTERFACE接口程序,将69群群常数库与多群能谱、组件参数和反应堆临界计算的程序模块联接起来,组成了PWRCPS程序系统,使程序操作简便,使用方便。多种方案的计算结果表明,程序模块的联接是正确的。按Sn(n=6)中子输运理论和两维(x,y)两群扩散模型,完成10个由不同的PWR组件装载的反应堆临界计算,所需总的机时小于1500s(CPU),计算速度很快。

超流量工况下PWR燃料系统影响分析

本文介绍了国内二代加核电站调试过程中出现的流量超限情况,分析了流量超限工况下燃料系统的安全性及可靠性,特别针对落棒时间、燃料棒流致振动、燃料组件压紧功能等方面进行了评价,对燃料系统各部件的结构完整性是否受到影响也进行了评价。结果表明,超流量工况下,燃料系统仍能安全可靠的运行。

PWR机组二回路热力系统循环函数法理论的研究

该文针对压水堆核电机组二回路再热系统的特点,将循环函数法加热单元的划分原理进行推广,划分出二回路热力系统主循环、再热蒸汽循环以及其他循环,从而推导出一套便于理解、计算简捷的二回路系统热力计算数学模型。在此基础上得到整个二回路热力系统的 “系统凝汽系数”,可以方便地用来分析二回路系统的热经济性。通过实例计算,验证了所提数学模型的准确性和通用性。

PWR(U)乏燃料中超铀元素在混合堆快裂变包层内嬗变研究

从中子学角度对ＰＷＲ（Ｕ）乏燃料中的超铀元素（２３８Ｐｕ、２３９Ｐｕ、２４０Ｐｕ、２４１Ｐｕ、２４２Ｐｕ、２４１Ｐｕ、２４３Ａｍ、２３７Ｎｐ、２４４Ｃｍ）在聚变－裂变混合堆快裂变包层内嬗变的可行性进行了研究．利用一维中子输运和燃耗计算程序ＢＩＤＥＣＡＹ对不同燃料组分的四个快裂变包层进行分析计算．结果表明，在聚变－裂变混合堆快裂变包层内安全、高效地嬗变ＰＷＲ（Ｕ）乏燃料中的超铀元素是可能的。

A Novel Computerized Water Level Control System of PWR Steam Generator of Nuclear Power Plant

This paper presents a novel method to solve old problem of water level control system of pressurized water reactor (PWR) steam generator (SG) of nuclear power plant (NPP) .The level control system of SG plays an important role which effects the reliablity,safty,cost of SG and its mathematical models have been solved.A model of the conventional controller is presented and the existing problems are discussed. A novel rule based realtime control technique is designed with a computerized water level control (CWLC) system for SG of PWR NPP.The performance of this is evaluated for full power reactor operating conditions by applying different transient conditions of SG′s data of Qinshan Nuclear Power Plant (QNPP).

一种基于温控机制的PWR水冷包层TBR优化方法

根据DEMO情形下的堆芯和包层设计参数,基于包层产氚及热工的温度控制要求,研究了一种适合PWR水冷包层设计的氚增殖率(TBR)优化方法。利用中子学及有限元方法,建立了包层2维分析模型,计算了包层能量增益因子,并基于该因子计算了包层的总能量沉积。研究了包层结构参数变化时局部TBR的分布特点。重点基于温控方法研究了包层结构参数的变化与TBR之间的内在联系,获得了包层局部TBR达到最佳值的结构参数理论参考值。

PWR栅元流固共轭传热CFD计算方案研究

为准确预测压水堆堆芯的热工水力状态,提高反应堆运行的经济性与安全性,针对典型堆芯内数万燃料栅元中的燃料释热过程与冷却剂流动传热过程的强相互作用关系,以及工程化仿真预测的效率需求开展研究。依据几何、质能守恒、传热问题的等效原理,针对燃料栅元中的流固区域,设计气隙等效的流固共轭传热计算方案,开发芯块、气隙、包壳、等效域的变物性计算程序,实现了稳态与瞬态流固共轭传热的精细化计算。通过对比不同方案表明:纯流体域计算会导致栅元的周向传热计算失真;气隙等效的流固共轭传热计算与无简化流固共轭传热计算相比,精度的最大误差为0.1%,存储资源的最小优化量为24.7%,效率的最小优化量为14.3%。