钠冷快堆冷阱温度自动控制方案的设计与验证

钠冷快中子增殖反应堆采用钠作为冷却剂,通过冷阱将一、二回路钠中以氧和氢为代表的各种杂质含量控制在规定的范围之内。通过分析冷阱冷却系统的工艺流程及控制要求,设计了钠冷快堆一回路冷阱冷却系统温度自动控制方案。该方案利用GSE仿真平台的Jtopmeret对冷阱的温度控制过程进行工艺模型搭建。针对开式空气循环和闭式空气循环2种冷阱冷却方式,设计了控制方案。通过动态测试,验证了该控制方案的可行性。该控制方案中串级控制对冷阱入口钠温、钠处理量和冷阱出口钠温设定值的波动都有较好的控制效果。比例积分微分(PID)控制则能较好地抑制冷却水流量和温度的干扰对冷阱温度的影响。该研究对于其他钠冷快堆项目冷阱相关的监控系统设计具有重要参考价值。

中国实验快堆一回路冷阱工艺间钠火概率安全评价

本文运用事件树方法对中国实验快堆一回路冷阱工艺间发生钠火后的事故场景进行演绎分析,运用故障树方法对钠火相关系统进行可靠性建模。在此基础上计算得到各钠火事故序列的条件发生概率。结果表明:在获得的25个典型钠火事故序列中,19个序列的条件发生概率较低;在发生概率相对较高的6个序列中,4个序列的后果轻微,其余两个序列代表的钠火场景存在一定不确定性,需要在今后的钠火危险性评价中进一步具体研究。

超临界二氧化碳动力循环在钠冷快堆中的应用综述

超临界二氧化碳循环系统在气冷快堆、铅冷快堆、钠冷快堆中极具应用前景。综述了应用于钠冷快堆的超临界二氧化碳动力循环系统及其样机关键部件研究现状和有关进展,结合钠冷快堆的热源特征,分别就典型超临界二氧化碳动力循环结构、印刷电路板式换热器换热特征系数、不同功率等级S-CO_2压缩机与透平类型选择以及轴承与密封关键特征进行了总结与分析,分析结果为后续开展适用于钠冷快堆的S-CO_2布雷顿循环设计及样机开发提供可借鉴的参考与依据。

钠冷快堆耦合超临界二氧化碳布雷顿循环中的PCHE研究进展

本文首先介绍了超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环的特点,包括临界点的重要性、回热器“夹点”问题、冷却器冷却工质问题等。然后,针对钠冷快堆(SFR),总结了国内外应用于SFR耦合布雷顿循环系统中的印刷电路板换热器(PCHE)的相关研究,包括在Na/CO2换热器、回热器、冷却器中运行的重要工质——S-CO2的流动换热性能,以及影响PCHE自身性能的流道结构优化设计。结果表明,针对具体的SFR应用,目前仍无明确结论认为哪种流道结构更为优越,需要针对具体应用场景进行相应的数值分析或实验研究。

CFR600冷停堆工况下主系统热量平衡分析

反应堆主热传输系统需要考虑系统散热的影响,根据散热情况设置保温。压水堆电厂在冷停堆工况下只需要维持在较低的温度下,而钠冷快堆以液态金属钠作为冷却剂,其热传输性能远高于水,且其温度必须维持在一定温度以上不能使钠凝固。本文通过分析CFR600冷停堆工况下主系统的热源和散热情况,建立主系统热平衡分析模型,编制计算程序,为后续进行热平衡计算、为CFR600维持稳定运行工况提供技术参考。

316H不锈钢铁素体的形成与控制

为了提高316H不锈钢中厚板在钠冷快堆高温、强中子辐射环境下的质量稳定性,要求其残余铁素体面积分数不大于1%,而316H不锈钢中厚板的残余铁素体面积分数在常规工艺下为2%~8%。为了满足该要求,首先根据相图分析优化了316H不锈钢中C、Cr、Ni、Mo、N等元素含量,将其铬镍当量比控制到1.3以下,使其平衡态组织下铁素体面积分数小于7%。此外,根据相变过程,在凝固初期应快速冷却使钢水快速通过δ相区,尽可能少析出δ铁素体;在钢水快速通过δ相区后,应减缓冷却速度,使析出的铁素体尽可能多地通过包晶反应和高温扩散转变为奥氏体。因此,为了在316H连铸过程中实现这一目标,将钢水过热度从(45±5)℃降低到(35±5)℃,铁素体面积分数最高由15%以上降低至10%附近;结晶器冷却水强度由2700 L/min提高至3000 L/min可以继续使铁素体面积分数从10%降至7%;最后再将二冷水比水量由0.75 L/kg降低至0.55 L/kg,整个连铸坯断面铁素体面积分数可全部降低至7%以下。通过连铸生产过热度、结晶器冷却强度、二冷水配水量3个工艺参数分步骤调整后得到的较低铁素体含量,连铸坯轧制成的钢板依然不能满足技术要求,需要将铸坯进行均质化处理,通过不同保温温度与保温时间的交叉试验,获得了最佳的均质化工艺,即1250℃保温24 h,基本消除铸坯内残余铁素体组织,实现了残余铁素体面积分数不大于0.1%的316H中厚板的高效生产。

基于附加源项法的钠冷快堆冷热池三维分析

选择计算流体动力学(CFD)为模拟手段,建立快堆一回路钠池的三维闭式一体化CFD模型,对一回路中主要部件进行模拟,其中中间热交换器、独立热交换器、堆芯、主泵采用附加源项法进行模拟,得到中国实验快堆(CEFR)额定功率稳态运行时整个流场的三维速度场与温度场。计算值同CEFR设计值进行比较,结果符合预期,证明了模型的合理性。计算结果表明,钠池较明显地分为温度较低的冷钠池和温度较高的热钠池2个部分,热钠池温差较大,冷热流体搅混现象明显;同时冷钠池、热钠池不同高度的平均温度都很接近,说明分隔冷热钠池的热屏蔽效果较好。