某三代核电厂非能动氢气复合器的应用和试验分析

某三代核电厂在设计阶段基于计算流体力学气体分布程序GASFLOW和计算流体动力学燃烧程序COM3D,通过对核电厂不同事故序列下安全壳内气体和温度的分布,以及可能的燃烧情况,计算分析安全壳内动态压力载荷情况,在安全壳内不同区域设计布置非能动氢气复合器作为消氢装置,以保证核电厂在运行过程中的安全可靠性。本文结合该三代核电厂两台机组调试和大修期间催化板功能试验数据进行分析,表明布置在安全壳不同区域的非能动氢气复合器消氢速率快,性能优良,可以在核电厂发生事故工况下快速消除氢气,保证安全壳第三道安全屏障的结构完整性。

非能动式氢气复合器在田湾核电站的应用

基于福岛核电氢爆事故,文章介绍了非能动式氢气复合器在田湾核电站的应用,分析了非能动式复合器的反应原理、在役试验以及再生试验过程,最后对田湾核电历次非能动式氢气复合器的性能试验数据进行了分析。

反应堆非能动氢气复合器严重事故下消氢性能研究

非能动氢气复合器(PAR)是核电厂主要的消氢措施。在严重事故下,某些裂变反应产生的特殊杂质(如I2、CsI、CO等)可能对催化剂产生有害的影响,为保证PAR消氢性能的可靠性,中毒机理研究十分必要。本文根据相关试验研究结果,从铂、钯金属原子分布结构、催化反应性面积两个方面对催化剂中毒效应进行机理分析,研究得出催化剂中金属原子的分布结构、进入PAR的实际毒物浓度等均是影响催化剂中毒效应的关键因素。

非能动氢复合器催化板毒化性能研究

非能动氢复合器(PARs)作为核电厂严重事故后安全壳氢风险控制的主要措施,其核心部件催化板的抗毒化性能尤其重要。将采用化学浸渍法制备的Pd/不锈钢催化板样品分别浸泡在PARs可能经受的多种毒化环境中,检测其催化性能的变化。实验结果表明,将催化板分别在最高浓度80mg/m3的甲醛气体,30mg/m3的碘蒸气,50g/m3的Ba SO4气溶胶中浸泡3h后,其消氢启动时间均小于1min,消氢效率均大于90%,消氢性能未受明显影响。

基于CFD的安全壳局部隔间非能动氢气复合器布置方案研究

非能动氢气复合器用于压水堆核电厂严重事故条件下安全壳内氢气的消除。通过计算流体力学(CFD)方法能够给出事故条件下非能动氢气复合器周围三维流场和温度场的分布。基于CFD程序根据非能动氢气复合器消氢公式,计算非能动氢气复合器进出口的气体流量和气体组分,并作为非能动氢气复合器的边界条件,开展三维空间内非能动氢气复合器消氢速率和氢气分布情况研究。结果表明:简化的非能动氢气复合器模拟方案能很好地模拟非能动氢气复合器样机的消氢效果;对安全壳内局部隔间开展非能动氢气复合器消氢效果研究发现,在相同环境条件下,非能动氢气复合器布置在较高位置与布置在较低位置相比,布置在较高位置时,非能动氢气复合器具有更高的消氢速率,隔间整体氢气浓度较低,但是非能动氢气复合器布置在较高位置时出现隔间底部局部氢气聚集的情况。

一个换料周期前后非能动消氢复合器催化片消氢效率对比试验

从设备功能、设备组成、现场布置、在役试验方法和周期等方面介绍秦山第二核电厂3、4号机组使用的非能动消氢复合器。对经过1个换料周期使用前后的4组催化片进行消氢效率对比试验,对比分析调试与生产过程中容易发生的锈蚀、油污等问题对催化片消氢效率的影响。试验结果表明:经过1个换料周期后,由于受油污、灰尘等因素的影响,催化片的消氢成功时间与初始结果相比略有延长;少量锈蚀和油污对催化片的消氢效率未产生显著影响,但锈蚀容易造成催化片穿孔、破损,油污板片试验过程中产生的烟气容易对消氢过程产生干扰。

氢气催化复合器对核电厂严重事故的缓解效果

在严重事故条件下,安全壳内的氢气燃烧或爆炸威胁安全壳完整性,必须采取措施减小或消除安全壳的氢气风险。针对600MWe级核电厂的大型干式安全壳,以小破口失水诱发的严重事故序列为基准事故,计算分析了氢气催化复合器(PAR)消除安全壳内氢气的效果,及复合效应对安全壳压力温度的影响。研究表明:氢气催化复合器能够持续稳定地消除安全壳内氢气.但对于极其快速的氢气释放,它的消氢能力受到一定限制。

核电站非能动氢复合器结构优化及相应CFD模拟

为了提高核电站现有的非能动氢复合器效率,基于其工作原理作出假设并建立相应的理论模型,将复合器复合效率与内部气体的扩散联系起来,并在此理论模型的基础上进行氢复合器结构优化设计,提出了收缩管式非能动氢复合器的构想,并进行了相应的CFD模拟,结果表明在保证入口流量的基础上,其特设的"类烟囱"结构能够很好地实现气体对流并增强气体分子的扩散,从而提高氢复合器的效率,一定程度上减小了安全壳内发生氢燃——氢爆的危险。

非能动氢复合器的应力分析和评定

非能动氢复合器是核电站重要的安全屏障,能够避免核电站因氢气积聚而引发的燃烧和爆炸。在福岛核事故之后,国内外核电站更加重视非能动氢复合器的作用。本文主要研究非能动氢复合器在地震和LOCA工况下的应力状态。利用有限元软件ANSYS建立模型,合理考虑LOCA工况下气流载荷对结构的影响,最后按照RCC-M规范进行评定。结果表明,该结构满足RCC-M规范的相关要求。本文可以为非能动氢复合器应力分析与评定提供参考。

核电厂非能动氢复合器消氢效率试验优化

结合某核电厂非能动氢复合器的结构和消氢工作原理,阐述了非能动氢复合器催化剂盒消氢效率试验的方法、内容和数据,提出调整试验用气混合配比、固化试验装置存放场地等优化措施,以降低工业安全风险,确保设施稳定运行。

PCS内部换热器外低浓度氢气燃烧及其影响分析

为研究严重事故条件下对华龙一号非能动安全壳冷却系统(PCS)内部换热器的影响,以华龙一号PCS内部换热器为研究对象,使用商业流体计算软件ANSYS对低浓度氢气燃烧工况及其影响进行了分析。利用西安交通大学的圆柱形实验作为验证实验,证明了选用燃烧模型的正确。选取经验证的氢气燃烧模型对氢气浓度为8%、10%、12%分别进行分析,得到PCS内部换热器换热管表面的最高温度及最大压力分别为676 K与1.95 MPa,并利用得到的温度、压力载荷对PCS内部换热器进行应力分析,按照ASME规范第Ⅲ卷第1分卷NC分册、第1分篇附录进行应力评定校核,结果表明应力水平满足标准的要求。本文研究结果表明,在严重事故下安全壳内浓度为12%的氢气燃烧后不影响PCS内部换热器的安全使用。

基于DLL的GOTHIC 8.0程序氢气复合器模拟方法研究

非能动氢气复合器已广泛应用于核电厂氢气威胁的缓解和消除。本文通过对GOTHIC 8.0程序进行二次开发,采用外部动态链接库(DLL)编译、调用的方式,精确模拟了非能动氢气复合器的实际消氢能力,进而将采用该方法计算得到的消氢结果分别与公式计算、MAAP5程序算例计算结果进行比较,结果符合度高,验证了该方法的合理性。本文提供的模拟方法不仅为安全壳氢气风险缓解分析提供了新方法,也为GOTHIC程序开发提供了新思路。

两公司联合向核工业提供氢气复合器

【英国《国际核工程》网站2012年7月19日报道】柯蒂斯·莱特（Curtiss—Wright）流程控制公司的子公司Enertech公司与坎杜能源公司（CanduEnergy）签署了一份联合向美国核工业和国际市场提供非能动自催化复合器（PAR）技术的协议。

核电厂非能动氢气复合器消氢特性试验研究

根据非能动氢气复合器(PAR)的工作状态特点和启动阈值、停止阈值、消氢能力、点火阈值等关键特性参数的要求,设计建立能够模拟安全壳内事故环境条件、在非能动条件下开展PAR关键特性参数验证试验的试验装置,制定相应的试验方法,开展启动阈值试验、启动时间试验、消氢能力试验和点火阈值试验等,获得PAR的关键特性参数。试验结果表明:PAR关键特性在不同的试验参数条件下测试结果也不同;在制定PAR消氢特性参数要求时需要限定试验方法和试验参数条件,以便获得统一的、定量的PAR的消氢特性参数。

核电厂非能动氢复合器研制

核电厂非能动氢复合器主要用于消除严重事故后安全壳内产生的氢气,避免氢气聚集而产生爆炸。根据H2和O2催化反应消氢的工作原理,设计以Pt、Pd混合配比作为催化剂的催化板,并以此为核心部件,设计制造能够在非能动条件下持续消氢的非能动氢复合器。针对核电厂安全壳严重事故后的消氢要求,开展非能动氢复合器在不同温度、压力、氢气体积分数等条件下的消氢速率试验,不同毒物对消氢效果影响试验以及启动和停止阈值试验。研究结果表明,非能动氢复合器达到了核电厂事故后消氢技术要求,可直接应用于二代堆型核电厂,还可以应用于EPR或AP1000等三代堆型核电厂。

严重事故下氢气控制系统的优化设计

采用一体化严重事故仿真程序,对600 MW核电厂严重事故下氢气控制系统进行功能分析及优化设计,并提出工程上可实施的氢气控制系统优化准则。结果表明:该氢气控制系统能确保大破口失水始发严重事故下安全壳内平均氢气浓度和隔间内氢气浓度低于10%,满足美国联邦法规10CFR中关于氢气控制和风险分析的准则;改变非能动氢气复合器的布置方案,在有效缓解氢气风险的前提下,尽量降低复合器数量,优化结果为优化方案2优于优化方案1,优化方案1优于原拟定方案。

非能动氢复合器性能验证试验方法研究

消氢启停阈值和消氢速率是非能动氢复合器的关键性能参数。本文设计了一种直观方便的非能动氢复合器性能验证试验方法:将非能动氢复合器放于密闭容器中,并通入氢气,只要氢复合器启动消氢反应且整条消氢过程曲线在给定值直线A以下,则验证了启动阈值不大于给定值A;只要消氢过程曲线最终的水平段在给定值直线B以下,则验证了停止阈值不大于给定值B;只要氢复合器达到稳定消氢状态,通入容器的氢气质量流量即为消氢速率。本文设计并搭建了试验装置,采用非能动氢复合器样机PARQX-15进行消氢性能验证试验,成功验证了消氢启动阈值<2%(体积浓度,下同),停止阈值<0.5%,消氢速率大于536 g/h,证明了试验方法的实用性和有效性。

三门AP1000核电站安全壳氢气控制的设计特点

核电站严重事故下，氢气释放到安全壳内，可能发生氢燃或氢爆，对安全壳的完整性和设备可用性构成威胁。本文评述了氢气的来源和氢气控制措施，阐明了第三代压水堆AP1000采取非能动催化氢复合器结合冗余多样点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧和爆炸对安全壳带来的风险，并与国内核电站氢气控制的不同设计进行了比较。

催化剂载体γAl_(2)O_(3)涂层的制备工艺研究

由于核电站较苛刻的服役环境,对催化剂载体的稳定性提出了较高的要求,有必要深入研究提高其稳定性的技术方法。采用溶胶-凝胶法制备催化剂载体涂层,并研究讨论了不同工艺过程对涂层牢固性及比表面积的影响。研究表明制备的催化剂涂层为面心立方构型γAl_(2)O_(3);不同预处理后金属基体表面的粗糙度明显不同,随着基体表面粗糙度的增大,其涂层抗热冲击能力得到增强,其中以砂纸打磨后经1000℃空气气氛氧化10 h样品的涂层牢固性最强。涂层前后的比表面积分析表明,涂层能增大催化剂载体的比表面积近40倍。

安全壳消氢系统催化板效率试验影响因素分析

本文通过对某核电站安全壳消氢系统(EUH)非能动氢复合器催化板效率试验的试验方法和催化板本身特性的分析,确认对催化板消氢效率试验结果影响较大的因素,并且针对这些影响因素给出相应的应对措施。大修期间的试验数据表明本文给出的各项应对措施是非常有效的,对其他核电项目具有参考意义。