某含石墨构件核设施氦气回路丝网气水分离器除湿工况研究

某核设施含石墨构件氦气回路在运行过程中需要严格控制水分含量,在工程建设期间该回路会吸附环境中的水分,为除去吸附水分需要使用氦气回路中的丝网气水分离器将水分除去,由于氦气回路的压力、密度、温度、气体流速等参数在系统充气升温过程中为非连续动态变化,导致在氦气回路升温升压过程中气水分离器无法保持在能够除湿的工况,更无法保证最佳除湿工况。为解决试验人员无法预估丝网气水分离器最佳除湿工况的问题,本文对氦气回路升温升压过程各种典型工况中氦气含水、密度、流速参数变化情况进行分析,确定偏离最佳除湿工况的规律和较好的除湿工况范围,为试验人员提供可操作工况范围。

高温气冷堆石墨构件的碰撞力学行为研究

高温气冷堆的反射层和隔热层主要由数量庞大的石墨砖和碳砖组成,在地震或冲击载荷作用下,部件之间可能发生滑移和碰撞,影响其结构完整性。简化的数值分析模型是研究这种大规模散体结构的重要手段,而其中模拟碰撞的非线性连接单元参数对分析的收敛性和结果的准确性至关重要。本文对高温气冷堆中石墨构件的3种典型碰撞形式进行了实验研究,测量得到了各碰撞模式下碰撞时间和恢复系数与碰撞速度的关系。针对碰撞实验中边界条件与堆内实际构件的差别,采用商业有限元分析软件ABAQUS对不同碰撞形式进行了数值分析,进一步获得了更为准确的碰撞特性,并通过改进的Hertz碰撞模型对实验和数值结果进行分析,得出了非线性碰撞连接单元的等效刚度系数和等效阻尼系数。最后利用数值分析方法进行了与堆内构件设计相关的质量和间隙尺寸对碰撞单元等效刚度系数和等效阻尼系数的详细研究,为高温气冷堆石墨和碳堆内构件的设计提供参考。

基于螺旋CT的高温气冷堆石墨构件及碳砖缺陷检测方法

石墨构件和碳砖是构成高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor,HTGR)堆芯及反射层的重要材料,在其生产运输过程中,不可避免会出现缺陷,当使用了有较为严重的缺陷的石墨构件或碳砖进行建设时,将对反应堆造成重大安全隐患。目前传统检测方法主要是基于目视的表面检查,无法检测其内部缺陷。该文提出了一种基于螺旋CT的石墨构件及碳砖检测方案,并采用数值模拟的方式,对大尺寸碳砖模体进行了螺旋CT重建,研究了不同螺距、旋转速度及不同重建算法对重建图像质量的影响。结果表明,螺距对重建图像质量影响较大,在螺距为0.8时可基本满足检测需求;旋转速度对图像质量影响相对较小;在较优参数下,采用CGLS重建算法,最小可检测至φ2 mm的孔缺陷和宽1 mm的缝缺陷。该研究结果对螺旋CT石墨碳砖检测系统及检测方案的设计具有重要参考意义。

HTR石墨堆内构件应力评价概率论和确定论方法比较

为估算高温气冷堆中石墨构件的预期寿命,采用概率论方法和确定论方法对载荷作用结果进行评价。石墨材料强度的分散性对石墨部件的应力评价具有很大影响。本文取威布尔分布几何参数m为5、10和15计算分析,研究了概率论方法的失效概率和确定论方法应力限制安全系数的对应关系。

AGR全堆芯石墨构件原位多维度损伤探查方法

改进型气冷反应堆(advanced gas-cooled reactor, AGR)作为二代堆型,在英国大量装备,目前已经进入设计寿期末期,能否顺利延寿,很大程度上取决于作为堆芯支撑和慢化作用的石墨构件的结构完整性。针对“全堆芯石墨构件原位多维度损伤探查”这一技术挑战,该文采用迭代图像重建算法(simultaneous algebraic reconstruction technique, SART)对直线计算机断层成像(computed tomography, CT)检测方案进行模拟计算。基于已知的堆内环境和石墨构件的几何参数建立模型,探究了堆内背景辐射场对直线CT成像检测的影响,模拟了对石墨构件内部裂纹以及质量损失缺陷的检测和重建。估算结果证明该方案具备一定可行性,能为延长AGR堆延寿提供重要的参考数据。

HL-2A装置第一壁石墨组件研究

HL 2A装置的第一壁由石墨构件、Cu偏滤器靶板和AISI304LN不锈钢真空室内壁组成。石墨构件总重量为44kg,覆盖面积为2 8m2,覆盖率为2 2%。由于HL 2A装置所用石墨件材料均为历经长期托卡马克实验和长期暴露大气的石墨材料,因此石墨构件的处理效果显得更为重要。介绍了EK98、SMF 800石墨材料、ASDEX装置用CFC、国产CFC的研究结果和HL 2A装置第一壁石墨材料预处理及其结果。