核电厂大修期间蒸汽发生器U型管返水引发的安全风险及对策

核电厂大修期间,反应堆排水到压力容器法兰面水位后,蒸汽发生器U型管中吸附的水会大量返回到一回路,造成一回路水位控制困难并引发一系列安全风险,对大修人员、设备和反应堆堆芯安全都构成威胁。结合秦山第二核电厂换料大修中蒸汽发生器U型管返水的数据,对蒸汽发生器U型管返水的机理以及带来的安全风险进行了分析,并结合大修工作安排提出了对策。

蒸汽发生器内二次侧水位对倒U型管内倒流特性的影响分析

在自然循环条件下,蒸汽发生器(SG)倒U型管内的流体流动会不稳定,可造成一部分倒U型管内流体处于倒流状态。基于Boussinesq假设,建立了与SG二次侧水位有关的倒U型管内流体一维守恒控制方程,采用线性微扰理论分析SG二次侧水位对倒U型管内倒流特性的影响,并采用RELAP5/MOD3.2程序进行了数值模拟。结果表明:在一定倒U型管进口条件下,SG二次侧水位的降低使倒U型管内流动的特征压降增大,特征流量减少,稳定性参数增加,相对于正常水位时更易不稳定,倒流更易发生,长管较短管更易发生倒流。

立式倒U型管蒸汽发生器倒流现象及初步分析

文章涉及中国核动力研究设计院自然循环实验装置单相稳态自然循环实验过程中立式倒U型管蒸汽发生器(UTSG)模拟体一次侧流体的流动特性。实验观察到:1)UTSG模拟体进口腔室压力低于出口腔室压力;2)UTSG模拟体入口腔室温度较热段温度有一陡降。通过对该实验现象的分析可以判定,在单相自然循环工况下,UTSG模拟体中某些传热管内出现了倒流。实验结果表明,倒流的出现使UTSG模拟体自然循环工况下的流动阻力系数较强迫循环工况下的明显增大。

U型管蒸汽发生器数学模型的建立及其仿真研究

建立了压水堆核动力装置蒸汽发生器的数学模型，该模型包含１５个控制体，其中１２个控制体是边界可移动的控制体，在模型运行中这些控制体可以随工况变化，可以消失，也可以重新出现。模型的建立基于严格的守恒定律，其内部所有的工质流动和传热都可以改变方向。最后对该模型进行了仿真研究，仿真试验结果表明蒸发器模型较全面地反映了其内部的动态热工水力过程。

U型管蒸汽发生器的简化集总参数动态模型

根据U型管蒸汽发生器(UTSG)的工作原理和基本的质量、能量守恒方程,建立了一种UTSG简化的集总参数动态数学模型。采用模块化建模的思想,对UTSG进行了标准化封装,运用Matlab/Simulink仿真模块进行求解。结果表明:该简化模型能够较好地反映UTSG各主要参数的动态变化趋势,可与其它模型一起构成核动力二回路的实时仿真系统。

U型管蒸汽发生器模型化与动态仿真

本文提出了一个既能保证精度、计算又较简单的U型管蒸汽发生器动态数学模型,并用Adams方法和Gear方法分别求解,所得结果与经过试验验证的Kerlin模型的计算结果一致。并对两种算法作了比较。

管长对立式倒U型管蒸汽发生器流动不稳定性的影响分析

自然循环条件下,立式倒U型管蒸汽发生器(UTSG)并联倒U型传热管内存在非均匀流动,部分传热管出现倒流。本工作建立一维、稳态条件下传热管内流动换热模型,采用线性微扰理论对倒流的发生机理进行研究,认为倒流是一种典型的Ledinegg流动不稳定性。结果表明,在进口条件一定时,传热管管长与发生流动不稳定性的特征压降呈非线性关系,存在具有最大特征压降的特征管长。

倒U型管蒸汽发生器自然循环回流特性研究

自然循环在核动力工业中有重要的应用。以AP1000自然循环压水反应堆一回路系统的蒸汽发生器为对象,建立自然循环系统蒸汽发生器倒U型管内单相水回流的数学模型,并进行了计算,得出了蒸汽发生器倒U型管内正流和回流流量、正流管管长和回流管管长分布等。研究结果表明,回流能大幅降低自然循环的重位压头、流量和放热量,不利于自然循环。

立式U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式

采用近似方法从理论上导出了一种立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论计算公式，并将其计算结果与实际的立式 U型管自然循环蒸汽发生器换热面积进行了比较，其绝对误差在 8％以下。

倒U型管蒸汽发生器单相管间脉动现象影响参数研究

本文给出了单相管间脉动起始点的判定准则,且通过实验方法研究了不同一次侧入口温度、二次侧流量及回路阻力系数下单相管间脉动的变化规律。结果表明,随一次侧入口温度的升高,脉动起始点流速会随之呈近乎线性增加;随二次侧流量的增加,脉动起始点流速变化不大,脉动周期变大;随回路阻力系数的增加,脉动起始点流速呈先减小后趋于稳定的趋势,且小的回路阻力系数主要影响脉动起始点流速,大的回路阻力系数主要影响流量的分配。此外,实验中发现局部阻力系数的空间分布对流量分配的影响差别不大。

宝山钢铁股份有限公司自主研制出核电蒸汽发生器用690-U型管

宝山钢铁股份有限公司自主研制出的核电蒸汽发生器用690-U型管,经检测,其弯曲半径、平直度等物理性能指标完全符合标准要求,首批产品已于2010年12月底发往用户。

基于神经网络的核电蒸汽发生器环焊缝局部热处理过程U型管凹痕预防技术

在核电蒸汽发生器局部热处理过程中,U型管凹痕问题是一个非常重要的质量问题,本文利用支撑板角位移数据建立神经网络模型实时预测支撑板在热处理过程中的变化趋势,并通过热处理过程实验数据进行验证,分析结果证明了其有效性。通过对支撑板角位移的预测能够辅助现场操作人员实现防止U型管凹痕出现的目标。

立式U型管自然循环蒸汽发生器1次侧流体流经U型管段重力压降计算

针对现有一些大型电站系统分析程序在计算1次侧流体流经U型管蒸汽发生器重力压降时存在的不足,建立了1次侧流体流经U型管段重力压降计算模型。该模型将蒸汽发生器1次侧U型管内各换热区域按等温度差值进行控制体划分,对U型管弯管段按实际的几何关系进行处理。将大亚湾核电厂蒸汽发生器热工参数作为输入值进行了计算和参数敏感性分析。计算结果表明:增加U型管束直管段高度、减小U型管内径长度能增加流体流经U型管段的重力压降,且改变较为明显。计算结果与理论分析相一致。

自然循环工况下倒U型管蒸汽发生器的一次侧流量反转机理

在自然循环工况下,倒U型管蒸汽发生器(UTSG)的进出口存在负压降,使得UTSG内的部分倒U型管易发生倒流现象.针对特定的UTSG,定量地建立倒U型管进出口压差随一次侧质量流量变化的水动力曲线,并采用最佳估算程序Relap5对UTSG进行建模分析.针对同一给定的自然循环工况,分别采用UTSG入口总质量流量从高到低和从低到高两种质量流量加载方式趋近.研究发现,自然循环工况的质量流量加载方式对UTSG倒流的发生有显著影响;从低到高的质量流量加载方式会导致更多倒U型管发生倒流,产生更大的流动阻力;在其他运行参数相同的情况下,UTSG倒流反转为正流的临界质量流量远高于正流反转为倒流的临界质量流量;采用从高到低的质量流量加载方式到达自然循环工况更有利于避免UTSG倒流的发生.

蒸汽发生器U型管倒流现象的数值模拟和实验研究

针对蒸汽发生器U型管倒流现象展开实验研究。基于实验数据,采用CFD方法对倒流进行模拟。结果表明:蒸汽发生器发生倒流后,进口腔室出现显著的温度分层,倒流现象降低了蒸汽发生器U型管的换热能力;发生倒流后,进出口腔室压降绝对值减小,正流管流速增大,流动阻力增大,倒流降低了系统的自然循环能力。

蒸汽发生器U型管低含气率两相倒流现象研究

针对立式倒U型管自然循环蒸汽发生器传热管内的两相倒流现象,基于均相流模型,建立了U型管内低含气率两相流动传热理论模型,给出了U型管的进出口压降-质量流量曲线,分析了U型管内出现两相倒流现象的机理,研究了二次侧流体温度和入口含气率对倒流现象的影响规律,并与单相倒流进行了对比。利用RELAP5/MOD 3.3程序对相同条件下的倒流问题进行了计算。研究表明,提高蒸汽发生器二次侧工作压力可减少倒流,两相流入口含气率越高,倒流越易发生,两相流较单相流在U型管内更易倒流。

核电站用蒸汽发生器800合金U型管的研制

介绍了用于核电站蒸汽发生器的800合金管的技术要求和上海五钢（集团）有限公司生产800合金U型管的工艺特征及产品质量。经与瑞典山特维克公司的产品对比，国产管各项指标与瑞典管基本相同，满足核电站用管的要求。

自然循环工况下倒U型管蒸汽发生器管内倒流的数值计算分析

在自然循环工况下,倒U型管蒸汽发生器(inverted U-tube steam generator,UTSG)内有部分倒U型管会发生倒流现象,严重影响一回路系统的自然循环能力.采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对自然循环工况下UTSG一次侧流体的流动特性进行三维数值模拟研究.结果表明:在低质量流量下,倒流集中发生在短管侧,而等长倒U型管中同时出现了倒流和正流的现象,这与入口腔室分配给各个倒U型管的初始质量流量有关.随着UTSG入口质量流量的增加,UTSG倒流管数减少;随着一次侧入口温度的升高,UTSG进出口压降为负值,压降绝对值逐渐增大,倒流管数增多.

蒸汽发生器U型管破损导致泄漏(SGTR)事故分析与处理

SGTR事故定义为SG发生一根或多根U型管出现裂缝导致连续的泄漏。作为设计基准事故的SGTR是只考虑一台SG内单独一根U型管完全断裂的情况。本文主要是针对蒸汽发生器U型管破损导致泄漏(SGTR)事故分析与处理进行了总结和分析。