高温气冷堆热态功能试验中一回路加热动态特性研究

高温气冷堆反应堆压力容器堆内构件由石墨和碳化硼烧结陶瓷材料组成,热态功能试验过程中需对一回路堆内构件进行加热除湿。针对高温气冷堆一回路热试系统特点,采用COMSOL Multiphysics 5.4计算软件构建了压力容器、蒸汽发生器和主氦风机三维数值模型,并通过示范工程加热试验值验证了模型的可靠性,并获得了一回路加热过程中温度场动态特性。为了解决高温气冷堆示范工程一回路首次加热效率低的问题,提出了将辅助蒸汽通入到蒸汽发生器,并动态调整辅助蒸汽运行参数来加热一回路氦气的方法,结果表明:相较于主氦风机单独加热方式,外加辅助蒸汽热源可节省加热时间约31.3 h,同时可将堆芯最终平衡温度由250℃提高至265℃;在满足运行准则的前提下,更有利于碳砖和石墨堆内构件的除湿。该研究结果为高温气冷堆一回路热试提供了有力支持。

基于ANSYS的高温气冷堆主氦风机电机的抗震分析

高温气冷堆核电站主氦风机高温气冷堆核电站关键设备,主氦风机电机在地震工况下,可能会发生共振或定转子碰磨,给主氦风机的安全带来较大的危险。需要对主氦风机在地震有效载荷、产品重量、扭矩和单边磁拉力等多种载荷组合作用下进行抗震性能计算分析。首先建立了主氦风机整体有限元模型,进行了模态分析,然后采用响应谱法,计算了主氦风机整体的等效应力及定转子间隙相对变化,根据规范进行了安全评定。其次,对转子动力学进行分析了,获得了转子临界转速。根据计算结果,可见在上述载荷作用下,电机整体应力状况符合抗震要求。电机临界转速位于一阶和二阶临界转速之间,需要引起注意。

核电站一回路用机械密封

机械密封在各类核电站的一回路中有大量应用.核电站一回路用机械密封是核电站的关键部件之一,其性能好坏很大程度上决定着核电站能否长周期安全可靠运行.本文以几种具有代表性的核电站反应堆堆型为例,对其一回路用机械密封进行了介绍,这些反应堆分别以水、氦气和液态金属为冷却剂并跨越第二代到第四代核电技术.首先介绍了压水堆核主泵机械密封,分别叙述了美式风格的流体静压型核主泵密封及欧式风格的流体动压型核主泵密封的结构特点、工作原理和最新的基础研究状况;随后介绍了高温气冷堆氦气轮机/氦气风机干气密封的结构特点、使用要求及相应的针对性设计;最后介绍了钠冷快堆钠泵机械密封,包括1种惰性气体缓冲、油膜润滑的三级串联式机械密封和1种直接以液态金属润滑的螺旋槽式机械密封.

氦冷驱动电机转子端部温度场仿真

主氦风机驱动电机是高温气冷堆一回路中唯一的动力设备,其依靠氦气进行通风冷却.氦气在0 ～3000℃、0.1～ 10 MPa时非常接近理想气体,其定压比热容和绝热指数几乎为常数.为了研究氦气的冷却性能,以驱动电机转子端部为研究对象,建立电机端部三维物理模型;根据氦气的物理特性,计算端部的通风损耗;并基于流体力学和工程热力学原理,采用流固耦合法对转子端部温度场进行数值计算.得出靠近氦气入口端转子端部温度场分布结果,计算的结果表明,氦气在冷却方面有优势,其通风损耗小,冷却效果好,安全性高,可为以后相关的氦气冷却设计提供依据.

HTR-10氦风机磁悬浮转子跌落在辅助轴承上的数值分析

辅助轴承是10 MW高温气冷堆(HTR-10)氦风机磁力轴承-转子系统中的辅助支承结构,其主要任务是在磁力轴承因失电而失效时支承高速转动的转子,是整个系统安全运行的保证。本研究以HTR-10磁力轴承氦风机实验台架中的辅助轴承为研究对象,使用ABAQUS有限元软件数值模拟转子跌落,分析滚动辅助轴承内圈与滚动体的变形及能量损耗特性,并与初步的实验结果进行比对,验证辅助轴承的可靠性,为磁力轴承在高温气冷堆核电厂中的应用提供重要的技术保障。

磁悬浮轴承在主氦风机上的应用

论述了高温气冷堆核电站用主氦风机对选用轴承的特殊要求,介绍了磁悬浮轴承的工作原理及组成,并对机械轴承和磁悬浮轴承两种轴承结构支撑进行了对比分析,认为主氦风机选用磁悬浮轴承做支撑具有方向性的重大突破。

超导波荡器样机冷屏冷却系统设计与应用

设计了一套超导波荡器样机(Superconducting Undulator Prototype,SCUP)冷屏冷却系统,通过对斯特林制冷机制冷量和氦循环风扇转速进行分析,论证了冷却系统的可行性。实验数据表明,冷屏在斯特林制冷机运行约6小时后冷却至50 K以下,且冷屏上最大温差不超过1.6 K,温度分布较为均匀;氦循环风扇质量流量为35.7 g/s,满足设计要求。