模块式套管型随堆辐照考验装置Ansys CFX热工分析

模块式套管型随堆辐照考验装置应用于高通量工程试验堆高通量区材料辐照试验。本文利用计算流体动力学(CFD)软件Ansys CFX对该装置试验段进行热工分析。分析表明,材料样品堆内辐照试验结果与热工分析结果基本一致,Ansys CFX的热工分析结果准确,可以应用于辐照考验装置设计。

HFETR随堆辐照组件核素释放对一回路水质影响研究

随堆辐照组件考验增加了反应堆一回路水质异常的不确定性,难以有效判断辐照组件是否是导致反应堆一回路水质异常的原因。本文基于一回路水中核素的产生与消失的平衡关系,建立了随堆辐照组件破损导致一回路水质异常上升的计算模型。结合堆运行一回路水比活度监测数据,该计算模型可作为随堆辐照组件考验过程中发生破损的判据,同时可用于随堆辐照组件对反应堆运行水质的影响进行分析。以HFETR某炉段随堆考验组件的水质异常升高现象为研究对象,通过计算模型所得计算结论与监测数据比对分析,表明该随堆辐照组件未发生破损,且不是导致一回路水总比活度异常的主要原因。该随堆辐照组件辐照后经堆外解体检测显示随堆考验组件未发生破损,与计算模型研究结论相同。

CF3燃料组件入堆辐照主要性能研究

研究评价了秦山第二核电厂2号机组第11-13循环中进行入堆辐照考验的4组CF3先导燃料组件的主要性能,包括包壳腐蚀、燃料棒生长、燃料组件生长等,并与首循环池边检查结果进行对比。结果表明CF3先导燃料组件主要堆内性能符合预期,与预测值相比有更高的裕量,现有辐照性能分析模型可进一步改进后用于后续工程评价。

模块式套管型随堆辐照考验装置的研制

为进行材料在高γ释热区的辐照考验,研制了模块式套管型随堆辐照考验装置(MTIR)。该随堆辐照考验装置具有辐照温度测量和调节功能,在高γ释热率条件下能够对试验段进行强化冷却。堆内验证试验表明,该装置能够实现材料样品的辐照考验指标,可使高通量工程试验堆(HFETR)内层辐照孔道得到有效利用,缩短材料堆内辐照试验周期,提高HFETR辐照能力。

堆内辐照过程中辐照靶件的核发热和传热研究

研究了辐照靶件在堆内辐照过程中的核发热和传热计算方法。温度的计算结果与实验结果符合良好。这表明:核发热和传热计算方法可为放射性同位素辐照生产和辐照安全提供重要参数和保证。

^(60)Co辐照室堆码辐照剂量不均匀度测量及分析

采用测定辐照产品箱中吸收剂量不均匀度的方法对 5种常用辐照产品的 3种辐照加工工艺质量进行了研究。结果如下 :1)上下对调并前后翻转的双面辐照工艺 ,其产品箱中的吸收剂量不均匀度 U范围为 1.36～ 1.67,在辐照加工质量控制标准 ( U<2 )以内 ,可用于生产。2 )单面辐照方式其剂量不均匀度为 2 .67,超过了质量控制标准 ,不宜采用。 3)后排单面辐照方式其剂量不均匀度 ( 2种产品 )分别为3.2 5和 3。 69,远大于 U<2的标准 ,不宜作为主要辐照方式 ,但可以作为辅助辐照方式以提高60 Co源的利用率。

铝基碳化硼堆内辐照热工安全分析

铝基碳化硼是一种新型的乏燃料贮存架结构材料,需对其各项性能进行研究,其中,铝基碳化硼材料的耐辐照性能是关键参数之一。为进行铝基碳化硼材料的堆内辐照考验,并保证其在堆内辐照的安全,针对铝基碳化硼辐照方案的特点,采用了CFD程序进行热工校核计算,分析了铝基碳化硼材料在堆内辐照的安全特性,优化了堆内辐照方案。

陶瓷球床组件堆内辐照在线产氚物理计算分析

对陶瓷球床组件的堆内辐照情况进行物理计算分析有助于改进辐照装置的设计,完善辐照方案。按照堆内辐照陶瓷球床组件的实验技术要求,采用MCNP程序对陶瓷球床组件在不同孔道内的辐照情况进行了产氚量、产氚速率、发热量等计算。计算结果表明:采用天然丰度6 Li的陶瓷球床组件在考验孔道内以半功率辐照能满足实验技术要求;如要采用满功率辐照,则需将组件中心位置提升至活性区中平面以上23cm处。

纳米WS_2和MoS_2在西安脉冲堆中辐照损伤的计算机模拟

采用蒙特卡罗程序(MCNP)对纳米材料WS2和MoS2在西安脉冲堆辐照实验下的位移损伤—原子离位数率进行了模拟计算与分析,确定了堆芯辐照样品内的中子注量率分布;对各样品的中子剂量率、γ剂量率进行了计算,采用典型的热中子反应堆的能谱加权,基于平均位移Kerma因子的方法,利用NJOY程序从最新的ENDF/B VII.1评价库中获取各元素的69群损伤截面,对各元素原子离位截面进行了计算,最终得到了各样品的原子离位数率。计算结果显示,纳米材料WS2和MoS2最大原子离位数率可达1.51?10-8DPA·s?1,且快中子对原子离位数率贡献要大于热中子。

陶瓷球床在堆内辐照物理计算

本文的主要内容是在中国先进研究堆(CARR)堆内固进行态氚增殖剂陶瓷球床辐照实验的物理计算。本文采用Monte Carlo粒子输运模拟程序MCNP5对陶瓷球床进行堆内建模计算得到不同功率下球床的中子注量率、发热功率和产氚速率。通过更改氚增殖剂球床组件的结构尺寸或堆功率来满足实验的要求,得到满足实验要求的球床结构,在堆内辐照陶瓷球床组件进行物理计算和分析,从而为热工计算分析提供数据,为整体装置在堆内辐照实验提供安全分析。最终得到球床的中子注量率为5.63x10^(12)n/cm^2s,球床的发热功率为491.9W。

堆内辐照氚增殖剂球床有效热导率分析

氘-氚聚变反应堆中,固态氚增殖剂包层能不断为聚变反应提供氚核素,是实现聚变反应堆商用的关键技术之一。由锂陶瓷小球堆积形成的球床形式的固态氚增殖剂包层具有比表面积大、产氚效率高等优点,是我国重点发展的氚增殖剂包层形式。氚增殖剂球床须能支撑在堆内辐照时的高温环境,这就要求氚增殖剂球床有较好的导热特性。球床的有效热导率在球床设计和辐照过程中的安全分析十分重要,因此在中国先进研究堆(CARR)开展了氚增殖剂球床在堆内辐照环境下的有效热导率测量实验。根据MCNP计算得出的球床发热功率,结合实验测量的球床温度分布反推得到氚增殖剂球床的有效热导率,并与广泛应用于球床有效热导率计算的改进型ZBS模型计算结果以及堆外实验结果进行对比分析,理论值与实验值能较好吻合。

氚增殖剂球床组件堆内辐照物理热工计算分析

为验证在中国先进研究堆(CARR)内进行国际热核聚变实验堆(ITER)氚增殖包层模块(TBM)辐照实验的可行性和安全性,进行了氚增殖剂球床组件堆内辐照物理及热工计算分析。氚增殖剂包层模块主要是固态氚增殖剂陶瓷球床。本文采用Monte Carlo粒子输运模拟程序对氚增殖剂球床进行堆内建模,计算球床的中子注量率、能量沉积和产额,得到不同功率下球床的中子注量率、发热功率和产氚速率以及球床组件引入反应堆的反应性。根据物理计算得到的组件各部件发热情况建立热工计算一维模型,通过更改反应堆功率得到满足实验要求的工况并采用三维程序进行验证。物理与热工计算分析的结果表明,在反应堆运行功率为20 MW的工况下球床组件各部件的温度均不超过限值。

单板源静态堆码辐照工艺研究

本文从提高单板源静态辐照的剂量均匀性和源利用率的观点出发,通过对辐射场剂量率分布数据和常用堆码方式的分析,提出了象限对角位移法和复合象限位移法等堆码工艺,从而改善了辐照剂量不均匀度,并提高了源的利用率。

制备^(125)I的堆照循环回路模拟系统调试

利用中国先进研究堆(CARR)辐照制备^(125)I的循环回路为全封闭的不锈钢细长管路系统。在入堆安装使用前,需对系统进行严格的调试实验,并测试系统的密封性,使其满足设计要求。本研究根据CARR的场所条件要求,设计^(125)I制备循环回路模拟系统并进行调试,包括真空调试和氙气充气收气实验。采用长管路分段调试验证系统真空度并测定真空泄漏率;系统安装调试合格后,充入不同压力的天然氙气进行循环回收模拟实验。结果表明,设计的^(125)I循环回路系统为细长多弯曲管路,系统密封性好,经氦质谱检漏测定值小于10-6 Pa·m^3/s;天然氙气在系统中的导气实验结果表明,回收时间约为120s,符合堆照生产^(125)I的要求。实验结果证实了系统入堆安装调试的可行性,可为建立反应堆辐照制备^(125)I回路系统提供参考。

中药辐照剂量分布的测量与计算

利用重铬酸银剂量计对以静态堆码方式进行辐照的某中药中的剂量分布进行测量,并利用蒙特卡罗方法进行了相应的模拟计算。计算结果表明统计误差在5%以内,计算值和实测值的相对偏差在20%以内,计算结果基本反映了该剂量分布的真实情况。

Ag-In-Cd合金辐照后的微观组织变化

Ag-In-Cd合金在核电站压水堆控制棒中广泛使用,其辐照肿胀行为是评价Ag-In-Cd控制棒使用寿命的关键因素。本文通过制备不同成分的模拟合金,来模拟Ag-In-Cd合金在堆内辐照后的成分变化,分析合金的密度及微观组织特点。结果发现,当Ag含量低至77.5%（质量分数）时,合金会分解为fcc和hcp两相,fcc相中贫Sn高Ag,hcp相中富Sn低Ag。当Ag含量在55%~61%之间时,合金以hcp单相存在。由实测的密度拟合出了合金密度随成分变化的关系式。此结果对于理解和掌握Ag-InCd合金的辐照肿胀行为有重要意义。

Ag-In-Cd芯体辐照后化学成分的计算

Ag-In-Cd芯体的辐照肿胀规律是评价控制棒堆内运行安全性的基础。辐照后Ag-In-Cd芯体的成分变化是引起肿胀的主要物理原因,但目前尚未看到定量计算成分变化的研究报道。本文根据Ag-InCd芯体中各核素的嬗变反应方式和反应截面,建立描述芯体成分变化的微分方程组,编写该微分方程组的数值计算程序,计算预测芯体成分随热中子注量的变化规律。当热中子注量为1.5×1021~6.2×1021 cm-2时,芯体中各元素的含量与热中子注量之间呈较好的线性关系,而芯体表层Sn和Cd的含量会达到中心含量的2倍以上。

合金靶片辐照性能初探

为评估靶片制造工艺的可行性,将一些靶片放入反应堆中进行辐照考验。通过对靶片辐照前后性能,诸如外观、尺寸等的检测,初步确认,目前的靶片制作工艺可保证包壳层和芯体层结合良好,辐照不会对放射性气体的包容和靶片的操作产生不利影响。

低温低压试验回路辐照钼锝同位素安全研究

钼锝同位素是一种重要的医用同位素,铀-235在低温低压堆内试验回路中进行辐照是钼锝同位素生产的一种重要方法。为了确保钼锝同位素辐照过程不会危及试验回路、研究堆的安全,建立了回路的RELAP5模型,并对钼锝同位素生产进行安全分析研究。分析结果表明,即使辐照过程中发生了典型的设计基准事故,也不会对靶件、试验回路及反应堆构成威胁,辐照过程符合安全要求。

压水堆核电厂控制棒落棒异常原因分析

对国内外压水堆核电厂控制棒组件异常事件进行统计,分析了燃料组件变形、控制棒Ag-InCd芯体的肿胀、控制棒导向管质量及系统异物,对控制棒落棒异常的影响。重点介绍2017年某在建核电机组控制棒卡涩情况及其原因分析过程,并对在建核电机组和在役核电机组的控制棒管理与监控,提出了一些改进意见和经验反馈。