中国铅合金冷却研究堆事故余热排出系统概念设计与分析

针对中国铅合金冷却研究堆(CLEAR-I)的设计需要,提出了一种非能动事故余热排出系统的方案设计。该系统利用反应堆容器外的空气自然循环,把事故工况下的堆芯余热排出到最终热阱。通过CFD数值求解耦合经验公式的手段,对该非能动事故余热排出系统的运行进行模拟,验证了设计方案的可行性。

中国铅基合金冷却研究堆包容体系统初步设计研究

中国铅基冷却合金研究堆(CLEAR-Ⅰ)是由FDS团队设计的中国科学院先导科技专项"未来先进裂变核能——ADS嬗变系统"中的反应堆部分,本文针对CLEAR-Ⅰ反应堆及ADS嬗变系统的特性提出了一种包容体的方案设计,该系统充分考虑了对研究堆各关键部位的放射性包容,以及对可能破坏包容体结构完整性的质能释放的包容。使用Relap5/Mod4和Contempt-LT/028程序进行了分析,验证了事故下该包容体系统的完整性,并对该方案做了优化讨论。

日本液态铅铋合金冷却快堆包壳和结构材料研究现状初探

本文介绍日本在下一代快堆候选堆型——液态铅铋共晶合金冷却快堆的研究开发中,针对其关键问题之一——包壳和结构材料与液态铅铋合金冷却剂的高温相容性问题的研究现状和作者对此问题的思考,特别指出了解决现试验中的钢试样表面氧化保护膜的magnetie层致密化问题的必要性和实验研究途径。

铅铋合金冷却快堆PBWFR子通道参数敏感性研究

基于COBRA-IV开发出了适用于铅铋合金冷却组件和堆芯的子通道热工水力分析程序SUBAS,并利用其对铅铋合金冷却组件进行了详细的子通道分析,主要分析了不同燃料棒数目对组件内的温度场和速度场的影响;对湍流交混模型、横流压降系数、换热系数模型等做了相关的参数敏感性分析。研究结果表明:燃料棒数目的增加会导致组件内外质量、动量和能量的交换更加困难,各类通道的温度都有所升高;定位格架不仅增加了组件压降,而且降低了相邻通道之间的横向流动;湍流交混模型对组件的温度场和速度场影响较大,需要重点研究。

一种铅-铋合金冷却快堆的高放废物积累量研究

目前商用压水堆积累了大量的长寿命高放废物,放射毒性强,衰变时间漫长,对环境和人类构成了长期威胁,作为6种第四代核能系统堆型中的一种,铅基冷却快堆在减少长寿命高放废物产生方面具有优势。基于此本文提出了一种热功率为300 MW的铅-铋合金冷却快堆设计。利用MCNP程序对反应堆堆芯进行建模并计算了堆芯在寿期初的主要物理参数,详细分析了燃耗过程中长寿命高放核素的积累量,并与一般压水堆长寿命高放核素的积累量进行了比较。结果表明,对主要关心的次锕系核素,铅-铋合金冷却快堆的产生量远小于压水堆的,而长寿命裂变产物的产生量与压水堆的相当。总体来说,铅-铋合金冷却快堆产生的长寿命高放废物总量小于压水堆的,可看出铅-铋合金冷却快堆在减少长寿命高放废物产生方面更具有竞争性。

中国先进研究堆停堆冷却措施及其主要特点

停堆后冷却问题是中国先进研究堆(CARR)重要的安全问题之一。冷却措施的实施对CARR的安全和建设投资有较重要的影响。CARR采用停堆初期的强迫循环及停堆后期全堆芯自然循环相结合的策略实现正常停堆和事故停堆后的堆芯冷却。停堆冷却的过程具体分为主泵大质量惯性飞轮惰转强迫冷却、应急堆芯冷却系统强迫冷却、自然循环功能部件动作实现全堆芯自然循环3个阶段。3个阶段既相互衔接又相互独立,每个阶段各有特点。停堆冷却策略的实施证明,CARR停堆冷却过程是可靠、有效、合理的,符合先进研究堆的发展趋势。

中国铅基研究堆非能动余热排出系统可靠性分析

铅冷快堆是第四代核能系统推荐堆型之一,世界上多个铅冷快堆采用非能动余热排出系统。非能动系统中作为驱动的自然力与阻力在数量级上接近,由周边环境、材料参数的变化引起的波动不可忽略,因此需要研究非能动系统可靠性。改进了常用的响应面分析法,并应用于中国铅基研究堆反应堆容器空气冷却系统(Reactor Vessel Air Cooling System,RVACS)中。分析中使用流体计算软件Fluent模拟中国铅基研究堆RVACS系统的余热排出过程,研究了输入参数的不确定性对系统可靠性及反应堆安全产生的影响。在大量模拟数据的基础上结合神经网络法建立了输入参数不确定性和结果不确定性之间的映射关系,并以此分析RVACS非能动失效概率。分析结果表明在全厂断电的情况下,RVACS四组并联排热管中的两组也能够可靠地导出反应堆余热。

基于响应面拟合方法中国铅基研究实验堆非能动余热排出系统可靠性分析

非能动系统已广泛地应用于新一代堆的设计中,其可靠性分析成为新型反应堆概率安全评价(Probabilistic Safety Analysis,PSA)的重要内容。本文提出一种用于非能动系统可靠性分析的响应面拟合方法,并应用于中国铅基研究实验堆反应堆容器空气冷却系统(Reactor Vessel Air Cooling System,RVACS)的可靠性分析。采用流体计算软件Fluent模拟RVACS系统的输入输出作为求解响应面性能函数的输入样本,利用最小二乘法和bootstrap方法估计响应面性能函数的系数,以响应面模型代替Fluent模型分析RVACS系统的非能动失效概率。分析表明,在所有能动余热排除系统不可用的情况下,RVACS四组并联排热管中的两组也能够可靠地导出反应堆余热。RVACS系统可靠性高。

中国先进研究堆一次冷却剂回路密封垫破损事件分析与处理

本文介绍了中国先进研究堆(CARR)一次冷却剂回路密封垫破损事件以及运行人员对事件的处理过程,剖析了事件发生的根本原因即管路法兰原安装的缺陷,分析了事件后果影响,即造成冷却剂泄漏,指出该事件未对工作人员辐射安全造成影响,未对反应堆及关键系统设备造成影响,泄漏水均在厂房内,对环境无影响,反应堆各项参数均未超出技术规格书中规定的运行限值与条件。本文对事件的过程数据与安全分析报告的内容进行了分析比较,针对事件发生的原因以及处理过程中遇到的一些问题,按照纵深防御的原则,分别从密封垫选型更换、增设法兰防护套、增设渗漏信号以及加强控制技术等方面阐述了系统的改进及优化。

中国铅基研究实验堆主容器初步地震响应分析

中国铅基研究实验堆(CLEAR-Ⅰ)为铅铋合金冷却的一体化池式结构,地震情况下高密度液态铅铋晃动引起的流固耦合效应会对主容器结构产生影响。本文基于双向流固耦合方法,在ANSYS Workbench仿真环境下计算了CLEAR-Ⅰ主容器对典型地震激励的响应,得到了层流模型(None(laminar))和k-ε模型(k-Epsilon)下结构的位移响应与应力响应。结果表明,考虑地震载荷和铅铋合金重量的情况下,CLEAR-Ⅰ主容器抗震设计性能良好,能够维持结构的完整性。

中国先进研究堆稳态热工水力计算程序开发

针对中国先进研究堆(CARR)的具体特点开发了堆芯多通道热工水力计算程序ECARR。通过对全堆芯的数值模拟,得到了堆芯流量分配和非对称冷却条件下板状燃料元件的温度场,为进一步分析燃料元件的温差热应力等其它参数提供了所需数据。同时还对堆芯最热通道进行了热工水力计算及相应准则的判定。各参数符合CARR热工水力设计准则要求。

中国先进研究堆堆芯流量分配计算

针对中国先进研究堆(CARR)正常运行强迫循环工况和自然循环工况下堆芯内冷却剂流动方向相反的特点,开发了堆芯流量分配计算程序。程序针对这两种运行工况进行了全堆芯的数值模拟,得出堆芯流量分配计算结果和非对称冷却条件下板状燃料元件的温度场。计算发现两种工况下堆芯内各通道的流量份额变化不大,表明流量分配主要取决于通道几何形状和尺寸,基本可以忽略功率分布不均的影响。

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。

铅铋冷却快堆含绕丝燃料组件子通道程序开发与验证

由于铅铋冷却剂流动传热现象的复杂性,准确计算铅铋冷却含绕丝燃料组件的冷却剂和包壳温度是液态金属冷却快堆燃料组件热工分析的重点。本文基于集总参数法对守恒方程进行求解,开发了适用于铅铋冷却快堆的子通道分析程序,对液态铅铋在棒束燃料组件中的摩擦阻力模型、湍流交混模型和对流换热模型进行了适用性分析,并对7棒束大涡模拟和19棒束含绕丝传热实验进行了对比验证。结果表明:包壳和冷却剂温度的最大相对误差低于5%。程序能较好完成铅铋冷却含绕丝燃料组件的热工水力计算,可为铅铋冷却快堆设计提供支持。

中科院合肥研究院自主研制多套铅铋合金全自动氧测控系统

中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所FDS团队经过多年技术攻关，成功自主研制多套铅铋合金全自动氧测控系统，标志着我国铅基反应堆冷却剂工艺控制技术取得突破性进展。

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。

俄罗斯模块化铅铋冷快堆技术特点及其安全特性

目前大部分反应堆都是热中子反应堆,但快中子反应堆是现代核电技术发展的一个重要组成部分。铅冷快堆是作为四代核电的一个重要选项,本文详细介绍俄罗斯铅铋合金快堆装置SVBR-75/100的技术方案,包括主要系统,技术特性、设备布置、结构材料以及安全系统等相关内容,突出说明了模块化核电站概念及其优势。最后分析了其安全性。

小型铅铋示范堆：汽车都能载动的可移动核电源

10月9日上午11:05分,随着控制棒缓缓升起,我国首座铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号,在中核集团中国原子能科学研究院实现首次临界,并正式启动我国铅铋堆芯核特性物理实验,这标志着我国在铅铋快堆领域的研发跨出实质性一步,进入工程化阶段。同时也意味着我国在铅铋快堆研发领域已跻身国际前列。其体积小、重量轻,公路上跑的汽车就能运载,是真正的可移动核电源。

中科院兰州化学物理研究所镁合金表面处理技术取得新进展

2011年11月13日获悉，中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室低维材料摩擦学组研发出一种乙二醇型冷却系统用镁合金稀土转化膜的制备方法，该项技术获得国家发明专利授权。（乙二醇型冷却系统用镁合金稀土转化膜的制备方法，专利号：200810183390．5）