基于新型泳池式研究堆BNCT中子束流装置方案设计研究

本研究基于新型泳池式研究堆设计方案,开展了硼中子俘获治疗(BNCT)能谱可变中子束流装置的初步方案设计。根据新型泳池堆堆芯结构,采用屏蔽体及准直器组合方式,对BNCT的中子慢化层、热中子吸收层、伽马屏蔽层以及中子准直器进行了分析计算及优化,在不增加中子引出束流孔道数量的前提下,实现了超热中子及热中子BNCT束流的切换,通过理论计算分析确定了两种装置的中子束流特性,超热/热中子通量密度、单位快中子剂量、单位光子剂量、热中子通量占比等参数均符合IAEA-TECDOC-1223报告的BNCT推荐参考标准,可用于不同能量需求的硼中子俘获治疗,为新型多功能泳池堆的应用及推广提供了技术支持。

低温堆供热控制研究

核能作为清洁、高效的能源,可以取代燃煤用于冬季供暖,从而实现供暖过程中“减污降碳”的目标。针对热网提出的供热需求指标,本文基于MATLAB/Simulink仿真平台,建立了池式低温堆全厂主系统模型,并提出了可用于反应堆功率调节的供热控制方案。文中主要针对功率定值调节过程和热网事故小扰动工况反应堆响应过程作了详细分析。仿真研究结果显示,该控制方案能够根据热网对负荷的需求,调整反应堆功率,调节过程中反应堆各温度参数都在安全限值以内,并能够将用户室内温度维持在一个相对稳定的范围内。同时,该控制方案具有一定的抗事故工况负荷小扰动能力。在热网管网断裂等事故造成的负荷阶跃小扰动时,能够维持反应堆功率不变,使各回路温度在安全允许的范围内缓慢改变并重新达到稳定,且用户室内温度稍微变化后即可重新稳定。因此,该供热控制方案具有一定的设计参考价值。

泳池式低温供热堆数字化保护系统设计研究

保护系统是核电厂最重要的系统之一,在设计基准事故发生期间和发生之后用来完成反应堆紧急停堆、堆芯冷却和余热导出功能,对确保核电厂的安全起着至关重要的作用。随着计算机技术的快速发展,当前新建或者改造中的核电厂保护系统多采用数字化技术。本文基于核安全法规、核安全导则及标准中的相关设计准则,并结合泳池式低温供热堆特点及核电厂保护系统数字化产品现状,研究并提出了适用于泳池式低温供热堆的保护系统设计方案。该方案具有可靠性高,系统架构简单,经济性高等特点。

池式供热堆厂址设计中的基准地震探讨

小型核反应堆具有较好的安全特性和广泛的应用领域,并获得越来越多的关注。相对于大型核电站而言,外部约束条件对小型堆的推广有很大影响,对需要靠近公众用户的核能供热堆更是如此。该文针对固有安全性较高的池式低温供热堆,论证其能够实际消除明显厂外放射性释放,厂址设计基准地震可以合理优化,作为核能供热设施能够适应我国采暖区大部分厂址条件。

池式钠冷快堆DCS优化对SBO事故安全影响的研究

池式钠冷快堆技术在我国快速发展。随着相关技术发展和工程经验的积累,为了在保障机组安全运行的基础上提升全寿期经济性,在新建快堆项目上以“集中显示、分布控制”技术思路为指引,对分布式控制系统(DCS)架构进行优化,以压缩DCS规模和相关电缆用量。对DCS的支持系统--交流不间断电源(UPS)和机柜间通风系统同步进行了优化,提升了DCS电源保障程度。优化通风系统运行方式并核算确认事故条件下环境温度满足DCS机柜运行要求。基于快堆固有安全性,分析上述优化内容对机组全厂断电(SBO)工况下的反应堆安全功能的影响,确保反应堆、人员、环境的安全。研究成果应用于池式钠冷快堆的新建项目,压缩了DCS整体成本,为同类堆型的DCS架构设计及相关安全影响分析提供参考。

池式低温供热堆

本文论述了低温核供热的一个重要研究方向——池式供热堆研究的现实意义。简介国外不同类型池式供热堆的设计和研究概况。介绍了深水池系列低温供热堆设计的特点,以及它在工程示范阶段的几种可能应用的典型实例。展示了系列深水池供热堆对我国低温核供热应用的意义。

120MW池式低温供热堆

简介深水池３型（ＤＰＲ－３）供热堆的结构特点、安全性、经济性及辐照应用。

池式反应堆剩余发热长期冷却分析

对一座池式反应堆剩余发热长期冷却进行了分析。剩余裂变功率通过求解中子动力学方程得出 ,剩余衰变功率采用我国最新的核工业标准EJ/T 745 92计算。传热计算采用一维传热模型。编制了计算程序 ,选取了合适的参数进行了计算并给出了与RETRAN 0 2程序计算结果的比较。最后还分析了剩余发热的冷却情况与池内水量、混凝土导热系数。

池式研究堆衰变热计算与实验研究

采用量热法测量反应堆额定功率运行75.0 h停堆后45 h内的衰变热功率,拟合出归一化衰变热功率的经验关系式。与反应堆衰变热几种半经验公式和标准对比结果表明,实验结果在经验公式计算值范围内,并与EJ/T 745标准预测值符合较好。

池式快堆三维热工流体力学设计研究

随着计算机软硬件技术的发展,三维数值分析技术已经成为池式快堆堆芯和钠池热工设计和计算分析的重要组成部分,并在其中发挥着不可替代的作用。通过对池式快堆几个典型热工现象的分析,展示了我国第一座池式快堆(中国实验快堆)热工设计和安全分析中所拥有的设计手段和工具,总结了三维数值分析技术在快堆工程中的应用,并指出了其对今后快堆热工设计的重要意义。

池式研究堆自然循环能力试验及数值模拟

自然循环能力是表征反应堆固有安全性能的重要参数,为了分析某池式研究堆非能动安全性,判断自然循环运行工况载热能力,针对堆芯结构特征开发了自然循环能力分析程序,完成了燃料元件出入口水温实测等验证试验。分析结果表明,堆芯自然循环流量计算结果与试验值符合良好,相对偏差小于1.6%;反应堆自然循环能力随堆池水温度升高而降低,当池水温度为40℃时,反应堆自然循环能力为710kW,表明反应堆具有良好的非能动安全性。

池式钠冷快堆系统分析程序开发

针对池式钠冷快堆的特点,在对快堆系统的水力模型、热工模型和中子动力学模型进行详细分类和建模的基础上,利用FORTRAN95语言开发了可用于池式钠冷快堆事故分析的系统分析程序(FASYS程序)。以中国实验快堆为计算对象对FASYS程序模型进行了初步验证,所获得的结果和试验值与其他系统程序计算值符合良好,证明了所开发的系统分析程序的正确性。

不对称工况对池式钠冷快堆堆芯入口温度的影响

对于池式钠冷快堆,堆芯入口温度是重要的热工参数之一,电厂设计过程中堆芯入口温度的确定受多种因素制约,其中包括不同电厂工况的影响。不对称工况是一种典型的电厂工况,本文以600MW两环路设计的池式钠冷快堆为研究对象,采用钠冷快堆系统分析程序分析不对称工况对堆芯入口温度的影响。研究结果表明,在所分析的不对称工况下,冷池温度会出现明显的不对称现象,且其中1个环路的冷池温度明显上升。通过分析可知,作为电厂的重要热工参数,在不对称工况下,堆芯入口温度变化的影响主要体现在对冷池内设备的影响上,对电厂整体功能和性能有所影响但不构成该工况下影响电厂功能和性能的关键因素。

低压临界热流密度公式评述

本文介绍５０年代以来，欧美及日本学者提出的多种低压临界热流密度（ＣＨＦ）公式及其特点。在分析比较的基础上，指出了选用低压ＣＨＦ公式应注意的事项及在这方面我国目前急待解决的问题。

DHR-200池式低温供热堆SBO-ATWS事故及自然循环能力分析

DHR-200池式低温供热堆(简称DHR-200池式堆)设计有自然循环瓣阀,为检验其安全性,选取典型的全厂断电叠加紧急停堆系统失效(SBO-ATWS)事故,使用RELAP5程序对其热工水力参数瞬态特性及其自然循环能力进行分析。结果表明,DHR-200池式堆具有很好的负温度反应性反馈效应,即SBO-ATWS事故后,由于燃料和冷却剂温度升高,引入负反应性,可使反应堆实现热停堆;事故后,通过非能动方式开启自然循环瓣阀,可建立稳定的自然循环,将堆芯衰变热导出至堆水池内,验证了DHR-200池式堆的固有安全性。

反应堆中子通量分布测量及数据处理

介绍了某池式研究堆中子通量分布测量及数据的计算机处理原理、方法、开发及工作情况。这套系统可以自动进行数据采集，识别异常数据，检测设备故障，根据测量数据计算全堆的中子通量分布，绘出中子通量分布图、全堆或任一位置ＸＹＺ方向的中子通量分布曲线并拟合出分布函数。

池式钠冷快堆事故源项计算方法研究及其应用

针对传统轻水堆事故源项计算方法不适用池式钠冷快堆的问题,分析可能发生的设计基准事故和超设计基准事故的释放路径,研究建立适用于池式钠冷快堆的堆芯损伤类、泄漏类和钠火类事故源项计算方法。结合示范快堆的6种典型事故:1盒燃料组件瞬时全部堵塞事故、反应堆堆本体覆盖气体边界泄漏事故、一次氩气衰变罐破损事故、主容器泄漏事故、一回路外无保护套管的钠净化管道泄漏事故和一回路无保护套管的外辅助管断裂或泄漏合并隔离阀关不住事故,开展事故源项计算及其剂量后果评价。结果表明:6种事故的放射性后果均低于GB 6249—2011的要求。该方法还可为回路式钠冷快堆、铅铋快堆以及气冷快堆事故源项计算提供参考。

池式钠冷快堆二回路钠比活度研究

池式钠冷快堆中的二回路钠比活度影响二回路钠工艺间中的辐射剂量及分区、二次钠泄漏事故的环境影响和运行维修期间工作人员接受的辐射剂量。二回路钠比活度水平是由堆本体屏蔽决定的。本文以中国实验快堆(CEFR)为研究对象,通过研究它们之间的关系,找到设计池式钠冷快堆时确定二回路比活度设计值的方法。研究表明,二回路工艺间中冷阱间的剂量当量率决定了二回路钠比活度值的上限;而从堆容器材料损伤和二次钠事故后果等方面限制推算出的比活度限值远高于上限值,可以据此规律来确定中国示范快堆的二回路比活度设计值,并通过堆本体的屏蔽达到此设计值。

池式研究堆回路系统总体配置分析

池式研究堆的回路系统配置存在一定的共性,对于相同的堆型,大部分回路配置是可相互借鉴的。通过对国内外几座池式研究堆(法国ORPHEE堆、德国FRM-Ⅱ、韩国HANARO堆、中国先进研究堆(CARR))的回路总体配置情况进行比较,分析其各自的特点,归纳出池式研究堆回路总体配置分为4个部分:与堆芯冷却相关的系统、与重水相关的系统、与池水相关的系统及辅助系统。

池式低温供热堆池水覆盖液体的筛选

池式低温供热堆池水覆盖液体可减少水蒸汽和放射性气体从池面逸出。经对几种初选液体在８０和９５℃下水解稳定性、对铝材的腐蚀性、水和覆盖液体透过覆盖层的蒸发量的试验表明，１００厘泊的聚二甲基硅油能满足工艺要求。