适用于渤海海域浮式核电平台水动力特性研究基础与展望

针对海洋浮式核电平台的水动力特征问题,从核电平台作业海况、设计选型和研究手段三个方面进行了概述。对比核电平台与陆地核电站差异,提出了浮式海洋核电平台万年一遇的极限海况计算标准。对比论证了多种平台类型与系泊方式,确定了适合我国渤海海域的平台载体类型、系泊方式。介绍了核电平台研究的技术手段,从数值模拟、原型观测与模型试验等三个方面对目前常用的核电平台水动力分析方法进行了概述,最后指出了浮式核动力平台研究发展的方向。

核电平台海水系统防海洋生物污损技术

针对海洋污损生物危害核电平台正常航行和发电作业的问题,通过对比分析滨海核电厂及水面舰艇常用的防海生物污损技术,按照核电平台的特点和工程运行情景对各种技术进行适用性和有效性分析,提出核电平台全周期防海生物污损方案,该方案分为3个层级:预警、主动干预(规避、驱防、应急处置)和被动干预(预拦截、消杀、过滤、临时水源),并根据核电平台运行情景选择合适的技术手段。

海上核电平台温排放数值模拟方法

针对海上核电平台的温排放在船体周围外域扩散问题,开展温度场的三维数值模拟方法研究。采用有限体积法和雷诺平均的方法对海上核电平台船的温排水在船体外域流场中的温度扩散进行数值模拟,研究网格数量、时间步长和缩尺比对数值模拟结果的影响,通过不同网格数量、不同时间步长不同缩尺比的数值仿真,找到核电平台温排水数值模拟的最佳网格数量、时间步长和主缩尺比参数。

核电平台连接机构设计与运动响应分析

[目的]为满足深海冰区海洋核反应堆安全工作的要求,设计冰区核电平台与弹簧阻尼连接机构。[方法]利用三维势流理论及刚体动力学理论建立平台与连接机构的仿真模型。计算平台所受弹簧阻尼力,研究连接机构刚度、阻尼系数特性,选择最佳方案。应用离散元法进行冰载荷数值模拟,通过计算试验椎体所受冰载荷,验证该方法的准确性。研究浪、风、流或海冰、风、流环境载荷联合作用下平台的运动响应。[结果]结果显示,平台系泊于深海冰区可远离海啸的影响,环境承载平台能较好抵抗冰载荷;在连接机构与系泊系统的作用下,核堆支撑平台可抵御福岛核泄漏事故最大海啸波高与17级超强台风的联合作用;在北海万年一遇风暴作用下,核堆支撑平台的水平位移与水深之比、垂荡与纵摇响应及垂向加速度均小于海上浮动核电平台(OFNP)。[结论]核电平台与连接机构的设计可保证应用于深海冰区的核堆的安全稳定。

海上核电平台标准探讨

海上核电平台属于一种全新的海上工程设施,目前尚处于研发阶段,缺少标准支持。依托中国海洋石油有限公司科研项目,对现有标准进行了初步梳理和探讨。为推进海上核能产业化,提出了采用综合标准化方法,走市场推进路径。以标准为纽带,采用企业互助模式,由核电公司、石油公司和建造单位等机构组成企业协议集团形式的产业联盟,提出共同制定联盟标准的建议,从而更高效地形成标准体系,为助力海洋油气资源开发提供技术保障。

核电平台的下沉过程分析及安全下沉时间计算

为了研究浮动核电平台因事故破损沉没而引出的安全下沉问题,需要计算下沉速度和时间以保证反应堆安全停堆。本文根据浮动平台下沉过程的特点,将其分为水面下沉和水下下沉两个阶段。根据稳性公式和伯努利方程,给出了水面下沉阶段下沉速度和时间的计算公式;依据潜艇下潜原理,由运动微分方程得到水下下潜阶段的下沉速度表达式。综合两个阶段,最终得到完整下沉过程的速度和时间的计算方法,并分析了下沉过程的影响因素。计算结果表明:破口位置和破口面积对水面下沉阶段的影响较大,而对水下下潜阶段影响较小;水面下沉阶段所用时间较水面下潜时间长,在此阶段应及时采取应急处理措施。

冰区浮式核电平台定位系统优化设计

针对冰区浮式核电平台定位问题,根据平台功能及海洋环境条件,完成分离式冰区核电平台总体设计、系泊方案设计、连接机构设计,依据数值仿真结果对系泊系统及连接机构进行了优化。依据离散元理论,构造了海冰离散单元模型,研究了海冰与浮式核电平台相互作用过程;依据势流理论,采用边界元数值计算方法,研究了浮式核电平台在波浪中的受力与运动性能;依据海洋结构物动力学理论,分别考虑风浪流联合作用、风冰流联合作用2种情况,对平台动力响应在时域内进行耦合分析,给出浮式核电平台在不同环境载荷作用下的动张力及平台偏移量;在此基础上,分析参数变化对定位系统的影响规律,进行系泊系统及连接机构优化设计。研究结果表明:增加系泊缆数量可减小平台偏移及最大动张力;在系泊缆数量不变的情况下,四点式系泊的动张力小于均布式系泊动张力;机械分离式连接机构设计优于弹簧阻尼连接机构设计方案。

海上浮式核电平台温排水扩散影响因素研究

在海上浮式核电平台设计中,存在主机舱排水口排出的温排水影响核反应堆冷却水循环系统进水口海水温度的问题。本文采用基于有限体积法的三维数值方法对海上浮式核电平台船体外域温排水的扩散特性进行计算,研究环境水流速度、排水角度和排水口形状对温排水扩散规律的影响,并找到浮式核电平台主机舱排水口的最佳设计参数。结果表明,环境水流速度、排水角度和排水口形状不同,船体底部温度场的变化较大。计算结果为海上浮式核电平台船主机舱排水口的设计提供重要的指导意义。

适用于渤海湾的海上核电平台方案比选研究

渤海是我国海上油气开发的重要海域,对电、热的需求迅速增加,而传统采用的燃油或燃气发电方式又受制于燃料供应问题,海上核电站是解决上述问题的有效措施。此文探讨了海上核电站方案比选的原则,针对渤海海域作业的平台载体开展初步比选。对人工岛、导管架平台、重力式平台、浮式平台、可移动式平台等载体型式进行了对比,推荐浮式和可移动式平台作为渤海海域海上核电平台的载体方案。

渤海湾可移动核电平台方案研究

综合考虑核电站的建造、安装、调试、运行、换料及应急等各种工况,提出了一种可移动海上核电平台。该平台具有类似固定平台的作业环境,在波浪条件下不会摇摆,方便了作业人员的操作与生活。将核岛置于水面以下,增加了安全性。提出了人工地基型式,安装和弃置时不必动用海上施工资源。平台也为大型整装油田或油田群提供了供电的解决方案。

冰区核电平台系泊设计及影响研究

本文根据冰区浮式核电平台的主要功能及外部环境条件,确定平台的基本形式,并在此基础上进行了系泊系统的优化设计。与以往研究不同的是,考虑到冰区海洋的特殊性,除计算风、浪、流作用情况外,还运用Sdem软件构造了海冰离散单元模型,对海冰与海洋系泊结构物的相互作用过程进行了数值模拟。在此基础上,结合系泊分析软件ANSYS-AQWA的二次开发功能,对平台运动及其系泊系统进行了时域耦合分析,研究了平台在不同环境载荷作用下的运动响应;进行了系泊参数研究,分析一般规律,最终提出了一种满足规范要求且性能优良的系泊方案。研究结果表明:本文提出的冰区核电平台系泊系统可抵抗恶劣的环境影响;通过合理选择系泊缆数量、夹角、预张力大小及顶端倾角等系泊参数,可减小平台运动响应。

渤海核电平台高温热水管输方案研究

采用海底管道外输,高温高压下屈曲变形是关键问题,会造成管线无法正常运行,甚至破坏。通过调研国外高温管道案例,从设计和安装方面,提出了有针对性的方法。结合渤海某稠油油田稠油热采,提出了高温热水输送单层管、双层管和高架方案,从温度、成本、环境影响等方面进行了比选,给出了各方案的适用性建议。

海上浮式核电平台集成监测系统

海上浮式核电平台是"海、核、堆、船"四位一体的全新领域,系统复杂,还要适应海洋的特殊环境条件。海上浮式核电平台集成监测系统分为监测系统、数据采集系统和监测系统软件,监测系统对整个海上浮式核电平台的状态信息进行数据采集,将信息传输至数据采集系统,数据采集系统将传感器的有效数据通过串口通信模块发送给监测系统软件,数据处理模块对串口通信模块接收的数据进行计算和处理,界面显示模块接收数据处理模块传输过来的数据,在界面显示模块上显示数据。当监测系统软件收到监测数据后,可通过动中通卫星发送给陆上营运单位和环境保护部门,陆上的营运单位和环境保护部门可以同时收到浮式核电平台的监测数据,为营运单位开展的辐射环境监测和环境保护部门的双轨监测提供支持。本文的海上浮式核电平台集成监测系统基本涵盖海上浮式核电平台监测的主要方面。

为海上稠油热采平台供电供热的自升式核电平台方案研究

自升式海上核电平台在国内外尚无建设案例,该文以渤海海域可为稠油热采平台供电供热的自升式核电平台为研究对象,对其设计、布置以及核反应堆的换料等问题进行了分析总结,为今后海上核电平台与稠油热采相结合的研究提供参考。

海上浮式核电平台地震响应分区分析方法

海上浮式核电平台正成为我国解决远海平台或岛礁能源供应问题的重要举措,其地震安全性问题一直存疑.文章发展了一套地震作用下海床-海水-浮式结构相互作用的分区混合分析方法,将海床-海水-浮式结构体系进行分区,海床和海水区域采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析,浮式结构区域采用模态叠加方法求解,海水和浮式结构间的声固耦合通过迭代算法实现,通过一简单算例对该方法进行了验证.以一驳船形式的浮式核电平台模型为例,分析了其在SV波斜入射时的地震反应,以及斜入射角度(10°,20°和30°)对其地震反应的影响.结果表明,传统的关于浮式结构不需要考虑抗震的观点是基于SV波垂直入射假定的,在SV波斜入射时,浮式核电平台会产生水平和竖向地震反应,主要由纵摇和垂荡模态控制;随着入射角度的增大,浮式核电平台中安全壳和附属结构的水平向和竖向的位移、加速度都呈现增大的趋势;反应以竖向为主,但在部分频率范围内附属结构水平方向加速度反应谱幅值超过竖直方向的加速度反应谱幅值,建议浮式核电结构及设备应考虑抗震设计.

环形月池对海洋核能平台拖航阻力的影响

海洋核能平台2~3年需要拖航至港口进行换料,在其设计的初始阶段对平台拖航阻力的研究至关重要。考虑2种海洋核能平台概念,分析环形月池对平台拖航阻力的影响。采用STAR-CCM+软件对分离式海洋核能平台和一体式海洋核能平台在不同拖航速度时的拖航阻力进行计算。结果表明,随着拖航速度的增大,拖航阻力增加明显;月池的存在使平台周围流场趋于紊乱,导致核能平台拖航阻力增加;对月池增阻机理的分析可为核能平台的设计提供参考。

核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究

针对国际电子元器件市场形势复杂多变的现状,结合核电行业面临的挑战与机遇,提出了核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。通过分析核电仪控系统平台兼容性设计需求及国产器件行业的总体情况,梳理出了中央控制器、通用微控制器、可编程逻辑器件三类主要器件,并对三类器件的国产供应商和系列产品情况进行了介绍。明确了现有国产器件的系列产品和性能可有力支撑核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。提出了依托行业联盟牵头建立核电仪控行业通用的国产器件验证评价体系和优选目录,并详细阐述了验证评价体系和优选目录建立的主要环节、要素和方法。该研究的成果可推动核电仪控系统平台器件级兼容性设计进程,促进我国核电仪控全行业的高质量快速发展。

D核电平台公司JYKJ一体化管理模式的创新实践

在国企改革持续深化的大背景下,为应对股权与管理权不一致的挑战,更好统筹所属成员单位的战略、计划、预算、考核及激励管理,实现集约化、精准化管控,D核电平台公司将“计划——预算考核——激励”(JYKJ)管理工具嵌入公司管理的全过程,创新内部产值管理,推动企业流程再造与管理变革,聚焦关键任务,实现了横向成员单位间的协同、纵向计划任务的层层压实,做到了一体化管理。

核电安全级I&C平台拒动率测试技术研究与应用

拒动率是衡量核电厂反应堆保护系统(RPS)的重要指标,实现RPS的仪控(I&C)平台能否满足最终系统拒动率要求,已成为平台系统验证重点。但RPS拒动率测试往往耗时过长,达10年。文章通过可靠性模型,将指标分解至可测试量级,形成拒动率测试技术。根据统计方法计算,使用此技术能取得较高置信度。此技术已在阳江5#机RPS研制中成功应用,设计搭建典型样机,完成20万次安全动作触发,证明技术可行,可验证I&C平台对各堆型RPS拒动率指标的符合性。

基于核电工业互联网平台的时序数据实时接入研究

在核电领域,时间序列数据主要是核电厂内的各类型实时监测、检查与分析设备所采集、产生的数据,一般来讲,时序数据主要来源于PI数据库和现场传感器等。通过接入结构化数据、非结构化数据、时序数据,提供相应的数据服务,核电工业互联网平台可以构建核电工业大数据服务平台。在核电工业互联网平台建设过程中,时序数据的实时接入是核电工业互联网平台数据接入方面一项重要的内容。介绍了核电工业互联网平台时序数据实时接入流程以及一些细节,总结了时序数据接入技术的优势以及在工程项目中的应用情况。