蒸汽发生器传热管断裂事件树分析

对压水核堆电厂蒸汽发生器传热管断裂（ＳＧＴＲ）事故进行了概率安全分析，给出了功率运行状态下一根或两根ＳＧＴＲ事故导致堆芯裸露的频率为１．２６×１０－６／堆·年，并找出了支配性序列及其主要贡献。文章指出了模拟培训中对ＳＧＴＲ事故下正确干预训练的重要性。

核电站蒸汽发生器传热管电磁超声导波自动化检测系统设计

蒸汽发生器传热管作为高温气冷堆核电站一回路压力边界的关键部件,承担着热交换及辐射屏障的重要作用,其结构完整性严重影响核电安全运行。针对该类特殊结构传热管的在役检查难题,设计了专用的电磁超声导波自动化检测系统,研制了内置单点检测式的磁场增强型电磁超声导波探头,开发了采用模块化组件的五轴联动多自由度自动运载装置,提出了基于机器视觉的管孔动态定位方法,建立了蒸汽发生器全尺寸模拟体试验平台并开展了定位精度测试与缺陷检测试验。试验结果表明所设计的自动化检测系统可实现任意位置目标管孔的高精度定位及自动行走,可识别模拟体上异种钢焊缝处与距离检测端约60 m处的刻槽缺陷,有效检测范围覆盖传热管全长,有望为高温气冷堆核电站蒸汽发生器特殊结构传热管的质量健康评价提供技术支撑。

基于闪光法的蒸汽发生器传热管导热系数的测量研究

针对蒸汽发生器传热管的导热系数很难由理论计算直接获得、通常需要通过试验测量得到的问题,基于瞬态传热原理,在保持传热管外形的基础上,运用激光闪光法设计了一种基于传热管导热系数测量装置。分别对4种不同厂家制造的690合金传热管的导热系数进行了测量,并将测得的数据在20~400℃范围内进行线性拟合,通过拟合公式,可直接求得该温度范围内任一温度条件下的导热系数,为蒸汽发生器传热计算提供可靠的参数。

严重事故时蒸汽发生器传热管蠕变断裂风险评估

严重事故时,一回路将会出现蒸汽自然循环冷凝回流现象;高温蒸汽不断进入热管段,波动管和蒸汽发生器传热管,最终可能导致蒸汽发生器传热管发生蠕变断裂失效。本文首先使用严重事故分析计算严重事故时传热管蠕变断裂参数和传热管断裂的概率。然后使用简化二级概率安全分析模型评估传热管蠕变断裂导致的大量早期释放频率。最后评价一回路卸压和恢复二次侧给水等严重事故缓解措施对防止蠕变断裂的有效性。可以发现在中压和高压的情况下,一回路卸压和恢复二次侧给水能够有效地防止传热管蠕变断裂,降低大量早期释放频率。

自然循环工况下蒸汽发生器传热管一、二次侧温差估算

为确保事故后的堆芯冷却,建立数学模型对自然循环工况下蒸汽发生器传热管一、二次侧温差分布情况进行计算,并研究自然循环流量、衰变热水平、二次侧压力等对温差分布的影响。本实验结果可为蒸汽发生器传热管应力分析提供输入,为制定合理的事故处理策略提供依据。

不同类型涡流探头对蒸汽发生器传热管缺陷检测能力的对比分析

为研究不同类型涡流探头对蒸汽发生器传热管缺陷的检测能力,分别采用轴绕式探头、旋转探头与阵列探头,对位于自由段的孔形、槽形、磨损缺陷和疲劳裂纹进行试验、对胀管过渡区孔形和槽形缺陷进行试验,还进行了缺陷分辨力试验,发现旋转探头与阵列探头具有相近的缺陷检出能力,对于间距较小的缺陷和胀管过渡段上的缺陷等复合缺陷,旋转探头与阵列探头的缺陷检出能力均明显优于轴绕式探头的。

蒸汽发生器传热管束弯管区流致振动试验

[目的]蒸汽发生器传热管在二次侧流体的冲刷作用下,容易产生流致振动问题,其中随机的湍流作用力是导致传热管振动的主要的机理之一。当流体的脉动压力频率与传热管固有频率相近时,会导致结构共振,长时间振动会导致传热管失效,因此研究传热管在流体激励下的动力响应特点是非常必要的。[方法]文章设计了节径比为1.47的传热管束弯管区流致振动试验装置,用空气-水两相流模拟了二次侧流体工况,分别测量了空泡份额为0.7~0.98,管间流速为5~13 m/s的流体脉动压力和管束振动加速度。[结果]结果表明,在低流速下,脉动压力主频与传热管固有频率接近,容易产生共振,且共振时管束振幅会有所增大。随着管间流速增大,管束受到的脉动压力也相应增大,而随着空泡份额的增大,脉动压力的变化是先增大后减小。在计算空气-水两相流工况下的脉动压力主频时,经验公式中的系数需要进行适当调整。[结论]本试验模拟了蒸汽发生器传热管束弯管区二次侧流体运行工况,在试验本体设计上考虑了与原型的几何相似性与支撑、约束相似性,相比以往的试验研究更接近实际情况,可为工程应用提供设计参考。

压水反应堆蒸汽发生器传热管焊接堵管工艺实践

基于某核电厂压水反应堆蒸汽发生器传热管的焊接堵管案例,根据2021年版ASME BPVC规范,主要从堵头材料、焊接材料、焊接工艺评定、堵管工艺操作技术等方面进行分析,以确保压水反应堆蒸汽发生器传热管焊接堵管工艺的有效性。采用经评定合格的堵管工艺,对该核电厂蒸汽发生器的破损传热管进行堵管,蒸汽发生器投用后未再发生泄漏,堵管效果良好。研究结果为国内核电厂蒸汽发生器传热管破损后焊接堵管工艺提供了技术参考。

核电厂蒸汽发生器传热管典型磨损涡流信号分析

磨损是导致蒸汽发生器传热管壁厚发生减薄的主要原因之一,本文针对蒸汽发生器传热管支撑结构磨损、外来物磨损、管间磨损三种典型磨损,结合蒸汽发生器运行工况分析了磨损的产生机理。笔者设计了能代表三种类型磨损的人工伤,通过分析三种磨损人工伤相对应的Bobbin和MRPC涡流信号特征,总结了磨损缺陷的判定原则以及分析流程,为蒸汽发生器传热管涡流检查数据分析提供了参考。

抗振条面内接触刚度对蒸汽发生器传热管流致振动的影响

流弹性失稳是引起蒸汽发生器传热管管束失效的一种主要原因。在相同流场条件下,传热管是否出现流弹性失稳与其模态频率直接相关。在实际结构中,抗振条对U型传热管弯管段面内支撑机理与面外的方向上不同,是通过摩擦约束实现的。这使得在模态分析计算中,传热管弯管段支撑处的边界条件设置非常重要。本文将传热管与抗振条接触点处的面外边界条件假设为简支,而在面内方向上用弹簧来模拟抗振条对传热管的摩擦约束。同时,通过改变弹簧刚度,讨论了不同强弱的面内支撑对传热管流致振动的影响。分析结果表明,当抗振条与传热管面内接触刚度较弱时,面内流弹性失稳可能较面外流弹性失稳出现得更早。

核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力分布

采用自行搭建的管道内壁残余应力测试平台,通过切割法测得核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁的焊接残余应力,结合有限元模拟,研究了传热管内壁焊接残余应力的分布规律。结果表明:试验测得传热管/管板接头中传热管内壁近焊缝处的轴向和周向残余应力均为拉应力,随着距焊缝中心线距离的增加,残余拉应力减小并变为压应力,在距离焊缝中心线12mm处,残余压应力最大,在距离焊缝中心线21mm处残余应力减小至焊前初始应力;传热管内壁焊接残余应力分布的模拟结果和试验结果基本吻合,该有限元模型可以准确模拟核电蒸汽发生器传热管/管板接头传热管内壁焊接残余应力的分布规律。

含缺陷Inconel 690蒸汽发生器传热管的强度及堵管准则研究

针对缺陷对传热管强度的影响以及传热管判废准则问题展开研究,研制了适用于小管径蒸汽发生器传热管极限载荷及爆破压测试的实验装置,对含体积型缺陷及面型缺陷的Inconel 690蒸汽发生器传热管进行了实验研究,并采用有限元法对极限载荷及爆破压进行了估算。在此基础上,研究了传热管的堵管准则,提出了两级评定方法。该评定方法可根据缺陷的深度、轴向及环向长度来综合评价。

10MW高温气冷堆蒸汽发生器传热管束应力分析

10MW高温气冷堆蒸汽发生器SG传热管是带放射性的一回路与无放射性的给水蒸汽二回路的屏障。管束的破裂将会引起二回路的水蒸汽进入一回路,从而导致堆芯压力的升高和放射性产物的外泄,因此确保传热管的完整性是十分必要的。传热管的结构采用小弯曲半径的螺旋管结构,对于这种无法进行体积性在役检查的螺旋管,利用破前漏思想确保传热管的完整性是一个重要的选择。本文利用管道有限元程序PIPESTRESS对高温气冷堆蒸汽发生器传热管的应力进行了计算,得到了传热管的最大应力和应力与材料的不利组合位置。

核电站蒸汽发生器用Incoloy800H传热管抗晶间腐蚀性能研究

对核电站蒸汽发生器用Incoloy800H传热管在不同敏化条件下进行晶间腐蚀试验,结果表明,未经敏化处理而直接进行晶间腐蚀试验的试样未见明显宏观裂纹,而经敏化处理的试样发生了不同程度的宏观裂纹,且敏化时间越长,裂纹倾向越严重。因此,为提高Incoloy800H传热管的抗晶间腐蚀能力,应降低C含量,提高Ti含量,同时严格控制介质的环境,以避免传热管晶间腐蚀裂纹的发生。

国外关于蒸汽发生器传热管用Inconel 690合金研究现状

详细介绍了Inconel 6 90合金管材的特性 ,包括成分特点、物理性能、机械性能、焊接性能、组织稳定性、在各种介质中的耐蚀性及适用技术条件。评述了国外Inconel 6 90合金历年的成分演变情况及各组成元素的作用 ,特别补充介绍了一定量的氮对Inconel 6 90合金晶粒控制及减少晶界贫铬 ,提高晶间应力腐蚀开裂抗力的可能良好影响。给出了Inconel6 90合金的制造工艺 ,包括冶炼、加工及热处理工艺的参数。着重评述了Inconel 6 90合金在固溶处理和TT处理过程中碳化物的溶解和析出规律及其对使用性能的影响。简要介绍了国外关于Inconel 6

压水堆核电厂蒸汽发生器传热管的降质问题

核电厂蒸汽发生器传热管的降质将影响到核电厂一回路边界的完整性。通过对蒸汽发生器传热管的降质模式进行分析,并对在役传热管无损检测技术应用以及寿命预测的介绍,从而针对产生的传热管降质的原因,采取相应的防护措施,确保蒸汽发生器传热管的安全运行。

LBB思想在HTR-10蒸汽发生器传热管上的应用

试图将LBB思想应用到高温气冷堆蒸汽发生器传热管上 ,按其中的若干原则规定 ,对蒸汽发生器传热管进行了LBB分析 ,初步结果表明传热管满是LBB和件 ,具有较大的安全裕度。对SG管束进行的LBB分析初步结果显示SG管束满足LBB准则。

全厂断电引发的严重事故下蒸汽发生器传热管蠕变失效风险研究

全厂断电引发的严重事故若处置不当,可能发展为长期、高压的严重事故进程,此时堆芯冷却系统中的自然循环在导出部分堆芯余热的同时,也增加了蒸汽发生器(SG)传热管、稳压器波动管以及热管段出现蠕变失效的风险。本文基于两环路设计的秦山二期核电厂设计特点,结合蠕变失效风险模型,对全厂断电引发的严重事故后未能执行"严重事故管理导则中向蒸汽发生器注水(SAG-1)"时SG传热管的蠕变失效风险进行了研究,从而为全厂断电引发的严重事故的负面影响提供量化结果,为技术支持中心(TSC)最终决策提供参考依据。分析结果表明,全厂断电引发的严重事故后16 361s可能出现蠕变失效;自事故后16 610s,SG传热管出现蠕变失效的可能性均远低于稳压器波动管与热管段,秦山二期核电厂全厂断电引发的严重事故下因SG传热管蠕变失效而导致安全壳旁通的风险很小。

蒸汽发生器U形传热管动态特性影响因素分析

采用理论和数值模拟方法对多种工况和影响因素下蒸汽发生器U形传热管的固有频率、模态振型进行了数值模拟。给出了U形管在管内外压力作用和质量随空间位置非均匀分布下的固有频率计算公式。数值模拟结果表明:支撑边界约束处理模式、传热管工作压力、支撑板厚度、防振条支撑点数以及U形弯头曲率半径对U形传热管动态特性影响较大,压力和质量分布的非均匀性、自重及热膨胀等因素影响较弱。

防振条约束失效对蒸汽发生器传热管面内流弹失稳的影响研究

根据防振条布置以及面内支承连续失效个数,将防振条面内约束失效分析划分为多种工况,分析了不同工况下面内约束失效对传热管面内模态的影响,采用各位置阻尼在振型函数上进行加权平均的方法计算了各阶模态的阻尼比,进而研究了防振条面内不同约束对传热管面内流弹失稳的影响。分析结果表明,随着面内支承连续失效位置的增多,弯管段面内首阶模态频率不断降低,出现在弯管段的振型越加明显;弯管段面内首阶模态不一定是最大流弹失稳比值出现的模态,最大流弹失稳比值出现模态的振型几乎都出现在弯管段;随着面内支承连续失效位置的增多,面内流弹失稳比值不断增大,当连续3个及以上防振条面内约束失效时,将出现流弹失稳现象。