10MWt固态燃料熔盐堆控制棒失控抽出事故分析

钍基熔盐堆核能系统项目是中科院先导科技专项之一,其战略性目标是研发第四代熔盐冷却裂变反应堆核能系统。基于10 MWt固态燃料熔盐堆的系统设计,开发了适用于球床式反应堆系统的安全分析软件,并以高温气冷堆为对象对程序计算结果的准确性进行了验证。基于该软件程序,对固态燃料球床堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF)控制棒失控抽出事故进行了分析计算,研究了不同停堆限值及各停堆信号对事故的影响。计算结果表明,超功率停堆限值越高,出口温度限值越大,信号延迟时间越长,反应堆停堆越晚,堆芯功率和燃料最高温度越高。在TMSR-SF控制棒失控抽出事故下,燃料最高温度不超过860°C,远低于1 600°C的熔化温度限值。

小型堆控制棒组件落棒缓冲设计研究

控制棒组件是核反应堆的重要安全部件,针对小型压水堆中控制棒组件的使用特点,开展了机械与水力一体化缓冲设计,对缓冲器的不同参数组合进行性能分析和落棒缓冲试验,获得了影响其缓冲性能的主要因素及影响规律。结果表明一体化缓冲器可实现有效缓冲,用于小型堆控制棒组件是可行的。基于相关分析和试验结果,对一体化缓冲器用于小型堆控制棒组件的参数设置提出了参考建议。

核电站反应堆控制棒束组件自动检查

核电站反应堆控制棒束组件在服役期间可能形成磨损、肿胀和裂纹三种主要缺陷,对反应堆安全运行存在极大隐患,情况严重时甚至可能造成反应堆无法停止,引起核安全事故。采用自动超声和涡流检验相结合的检验技术能有效检测出控制棒的主要缺陷。阐述了控制棒束组件主要缺陷产生的原因和机理、超声和涡流检验技术的原理和方法,并总结归纳了现场实施检查出的典型缺陷特征以及缺陷信号分析方法。

基于FFT的核电站反应堆控制棒组件的超声测厚

为了保证核电站反应堆控制棒组件的正常使用,采用水浸脉冲反射回波超声检测技术,应用FFT(快速傅里叶变换)获得壁厚信号的谐振频率,根据壁厚信号的谐振频率计算壁厚,从而得到检测区域内的缺陷信息。在已知壁厚的试验棒上验证这种方法,得到的壁厚数据的精度较高,能较好地实现反应堆控制棒组件的超声检测。

反应堆控制棒束检测中的异常信号分析

核电站反应堆控制棒束的无损检查对核安全意义重大,以往对磨损、肿胀和裂纹等典型缺陷的分析较多,而实际应用中,信号采集设备本身、现场环境等因素引起信号异常的现象也时有发生。介绍了信号采集设备的工作原理,分析了现场检查过程中出现的三种异常信号,并找出了其产生原因,可为设备的调试和故障排除提供借鉴。

基于模糊数据融合的控制棒包壳管磨损状态评估

核电站反应堆控制棒组件在服役期间与导向架摩擦造成包壳管外表面磨损,对反应堆的安全运行造成极大隐患,严重时甚至可能引起核安全事故。利用控制棒包壳管超声和涡流检测信息提取信号特征值对其磨损状态进行评估,因单一特征信号反映的控制棒包壳管状态信息存在局限性,采用模糊数据融合方法对超声、涡流检测特征信号进行融合,获得更加全面、准确的包壳管磨损状态。实验结果表明,基于模糊数据融合的包壳管磨损状态评估比单一传感器对包壳管磨损状态评估更为可靠。

CPR1000核电机组控制棒磨损原因分析及优化措施

控制棒组件是CPR1000核电机组堆芯中的重要组成部分,随着控制棒在堆内的运行,会产生磨损缺陷,通过超声涡流方法检查控制棒包壳的磨损情况,并对常见磨损进行原因分析,提出了建议措施和分析评价,为国内CPR1000核电机组控制棒管理提供参考和借鉴。

MSHIM机制下轴向偏移控制的设计改进

机械补偿控制是一种先进的控制反应堆功率及轴向功率偏移的技术。由于功率控制系统和轴向偏移为两个独立的系统,为了避免不利的核峰值因子,最大限度减少功率和轴向偏移控制系统之间的互相干扰,业界普遍采用功率控制系统具有优先权的策略。基于对该策略的目的及实施方法的研究,提出一种改进方案。基于对安全相关影响、可实施性及性能的分析表明该改进能以极小的代价提高控制系统的时间响应特性,具有较高的实施价值。

控制棒组件置换策略优化研究

目前国内在运核电厂控制棒组件并未考虑置换策略,控制棒组件在堆内位置固定,由于控制棒组件功能不同导致承受辐照不均匀,控制棒吸收体材料在辐照下发生肿胀及蠕变,影响电厂安全运行。使用控制棒组件工程分析评价程序CRABE V3.3对CPR1000核电机组控制棒组件设计寿命进行评价,通过对比分析控制棒组件置换策略对寿命的影响发现,若采用置换策略,功率调节棒组件设计寿命可显著提高至目前寿命的2倍以上,温度调节棒组件设计寿命也有明显提高。因此,在充分考虑电厂大修的实际情况下,通过优化控制棒组件在机组内置换策略,增加控制棒组件使用年限,从而提高机组安全性及经济性。

反应堆控制棒组件超声检测探头的研制

为了检测核电站反应堆控制棒组件,保障核电站在役检查顺利实施、降低检测成本。对反应堆控制棒组件(RCCA)检测用超声探头进行自主研制,本文详细介绍了15 MHz-Φ4 mm-FP8 mm RCCA超声探头制作流程,通过对压电晶片、声透镜、背衬3方面详细介绍探头制作工艺。通过对超声探头进行性能测试,测试脉冲周期数为1.5周,频带宽度为105%,在高温环境下仍能保持优良性能。对超声探头进行模拟检验测试,缺陷测试结果清晰可见,满足检验需求,可完全实现国产化替代进口产品。