池式钠冷快堆熔融物堆内滞留初步分析研究

为防止堆芯熔毁后熔融物熔穿反应堆容器,造成大量放射性释放,三、四代反应堆设计中普遍考虑了熔融物滞留方案。池式钠冷快堆在主容器底部安装堆芯熔化收集器,对熔融物进行有效收集和长时冷却。利用中国原子能科学研究院自主开发的FRTAC程序,计算堆芯熔毁后主容器内的自然循环,分析熔融物长时冷却过程,研究钠冷快堆的熔融物堆内滞留方案。结果表明:熔融物掉落至堆芯熔化收集器上后,主容器内的自然循环可以有效冷却熔融物,并由事故余热排出系统将余热导出至大气环境中。

池式快堆堆本体中液体晃动效应的研究进展

堆本体是核反应堆的核心组件,也是核反应堆进行核聚变或核裂变反应的关键部位。池式快堆堆本体内部的液态金属冷却具有大自由液面特征,其内部液体出现晃动可能会对核反应堆的安全性和稳定性造成不利影响,因此开展池式快堆堆本体中液体晃动效应的研究具有重要意义。首先,阐述了液体的晃动效应,并介绍了池式快堆堆本体的结构形式;其次,从理论研究、数值模拟和振动台试验三个方面对池式快堆堆本体的液体晃动研究进行了讨论分析。研究结果表明:单一的理论方法、数值模拟或振动台试验难以准确捕捉液体晃动对堆本体结构的实际影响,结合使用这三种方法能够获得更为准确和全面的研究效果;最后,对既有研究进行了梳理与总结,以期为池式快堆堆本体的进一步抗震研究提供新的思路和启发。

不同温度LBE对主容器振动特性的影响分析

采用流固耦合的方法,利用ANSYS软件对铅基快堆主容器在空气中和不同温度铅铋共晶(Lead-BismuthEutectic,LBE)介质中的振动特性进行了研究。主容器采用实体建模,铅铋共晶介质流体采用FLUID30单元进行模拟,考虑铅铋共晶介质附加质量对主容器振动特性的影响。计算结果表明,主容器在空气中的两种模型前六阶模态均为一阶梁式振型以及低阶壳式振型。由于两种模型约束条件的差异,振型出现的顺序有所不同。铅铋共晶环境中的前六阶振型与空气中相比,没有出现更高阶的振型,但由于附加质量的影响,其各阶频率计算值大幅下降,下降幅度在80%左右,同时伴随着振型互换的现象出现;随着温度的升高,主容器的各阶振型频率均呈现降低的趋势,当温度从150℃上升至390℃时,频率降低大约27.3%。

考虑流固耦合效应的快堆堆本体抗震试验模化方法

为准确模拟快堆堆本体中液体晃动对主容器的作用,本文建立了一种考虑流固耦合效应的快堆堆本体抗震试验模化方法,不仅保证加速度相似比严格为1,还保证了流体与结构的质量比与原堆的相同。依照上述试验模化方法,分别设计了与快堆原型比尺为1∶25(大)和1∶50(小)两个缩比试验模型。为验证上述理论方法的有效性,对这两个模型进行了地震动力学数值模拟,并比较了大模型和小模型的模拟结果。比较结果表明,大、小模型的地震动响应参数比值满足推导得到的理论准则,从而通过数值试验方法验证了上述模化方法的有效性。该模化方法可为快堆堆本体抗震试验提供理论依据。

反应堆压力容器快中子注量计算模型简化方法研究

反应堆压力容器快中子注量计算是反应堆工程设计和国家核安全监管部门关注的一项重要内容,在计算中不可避免地采用一些模型简化方法,这些简化方法将对计算结果产生一定的影响。利用MC方法计算程序MCNP对反应堆压力容器快中子注量计算过程中的模型简化方法开展研究,评估这些简化方法的利弊,为压力容器快中子注量计算提供合理建议,保障计算的严谨性。

反应堆压力容器快中子注量计算不确定性分析

反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel,RPV)快中子注量的精确计算,可以有效地评估寿期内压力容器材料辐照损伤程度并为延寿技术提供数据支持。离散纵标法在解决深穿透屏蔽问题上的优势,使其成为计算RPV快中子注量率的主要方法之一。反应堆几何材料、截面数据、中子源强、输运求解等参数的不确定性,显著影响快中子注量率模拟结果的可信度。以典型压水堆模型为测试例题,分析了RPV快中子注量率计算流程中引入不确定性的主要来源,重点研究了中子源强处理方法、各向异性散射截面展开和输运方程空间离散格式三个方面对RPV快中子注量率计算的影响。对不确定性因素特别是计算不确定性进行深入的细化分析,有助于我们正确认识目前计算方法的薄弱环节,指明相关的计算模型和数值离散的改进方向,并提高计算结果的确定性。

大型压水堆装载50%MOX燃料方案压力容器辐照安全计算

对含MOX燃料堆芯的压力容器(RPV)快中子注量率计算进行了初步研究,探讨了适用于MOX堆芯方案屏蔽计算的堆芯源项处理方法。采用三维离散纵标程序TORT,针对CAP1400型堆芯装载50%MOX燃料方案开展了RPV快中子注量计算,结果表明:堆芯装载50%MOX燃料可满足RPV屏蔽安全设计要求;对比分析含MOX堆芯方案和全UO_2堆芯方案的RPV快中子注量率的特性差异,从RPV辐射防护最优化的角度,后续燃料管理方案优化时可重点关注关键位置处组件的布置。

高通量工程试验堆压力容器焊缝快中子注量计算

用MCNP4C程序分别计算了高通量工程试验堆(HFETR)首炉13#电离室和L12元件、第53-I炉13#电离室和7#电离室、第68-II炉12#电离室和1QS的快中子注量率并与实验测量值比较,计算结果是可靠的。通过选择不同类型的堆芯布置,计算了到2004年底HFETR压力容器焊缝所受的快中子注量。截止2004年底,HFETR压力容器焊缝内壁所受到的E≥1MeV、E≥0.1MeV的快中子最大点的注量分别为1.212×1017cm-2和2.514×1017cm-2,远小于设计值。

高温与液压对快堆座式主容器屈曲的影响

讨论了快中子增殖反应堆在运行工况下 ,主容器内液态钠的高温和液压的存在对容器的屈曲行为的影响 .首先用有限元分析了聚氯乙烯圆柱壳容器实验模型在室温和高温、无液压和有液压时在模拟水平地震的水平力和弯矩荷载下的屈曲荷载与屈曲模态 ,高温使容器壁的弹性模量降低 ,从而使容器抗屈曲能力降低 ,而液压的存在使抗屈曲能力增加 .计算结果与实验结果吻合得很好 .然后用同一程序计算了中国实验快堆钠池主容器在室温和高温、无液压和有液压时在模拟水平地震的水平力和弯矩荷载下的静态屈曲荷载与屈曲模态 ,由于屈曲发生在主容器的裙座 ,不是在有液体的主圆柱壳上 。

HFETR堆芯不锈钢反射层的研究

用快中子分出截面法估算了不锈钢棒对压力容器处快中子注量率的减弱程度，用二维多群粒子输运程序ＤＯＴ３．５计算了不锈钢棒的γ释热，计算了高通量工程试验堆（ＨＦＥＴＲ）设计工况和目前运行工况下不锈钢壁面温度和中心温度，对承重栅板的安全性进行了讨论，分析了不锈钢棒对堆芯的性能影响。结果表明，用不锈钢代替铝棒作最外层反射层，堆芯安全性能不变，压力容器处快中子注量率被大幅度降低。

CN-1515Ti辐照容器组件流量分配方法研究

CN-1515Ti辐照容器组件的水力特性研究是组件入堆前的重要准备工作,其合理的流量分配对快堆堆芯的安全非常重要,而节流装置的尺寸是影响流量分配的关键因素。本文以中国实验快堆的实际运行参数为要求,以MOX组件水力实验回路为工具,进行了CN-1515Ti辐照容器组件的流量分配实验。结果确定了辐照容器组件节流装置的尺寸为对边距17.2 mm,并形成了可用于相关实验的经验数据。

蒙特卡罗共轭输运法计算反应堆压力容器快中子注量率

为了保证压力容器(RPV)在核电厂寿期内的安全,通过理论方法准确评估其受到的快中子积分注量率非常重要。本文提出了一种应用共轭输运理论解决深穿透问题的计算方法,并将该方法的计算结果与基准题HBR-2给出的实测值及确定论方法的结果进行了比较。结果表明:本文计算结果与基准题给出的实测数据吻合良好,大多反应率计算相对误差小于10%,最大相对误差不超过35%;70%以上的计算结果准确性优于确定论方法,表明本文提出的解决蒙特卡罗深穿透问题的方法是有效且准确的。

用于快堆主容器支撑的电磁阻尼隔震技术的研究

快堆核电站设计特点是高温薄壁,与压水堆的低温厚壁比起来,更需要考虑抗震设计。区别于传统的叠层橡胶和铅芯橡胶等隔震技术,本文提出了基于电磁阻尼原理的隔震技术。为了验证其有效性,制作了一个简易的电磁阻尼隔震支座,用作一个贮水容器的支撑。针对该水容器支撑系统在振动台上进行了抗震实验,验证了电磁阻尼隔震技术的有效性。

碳含量超标情况下的反应堆压力容器快速断裂评价方法研究

按照RCC-M规范对设备进行快速断裂评价时,材料的初始无延性转变温度是重要的输入条件之一。材料中的碳含量超标会影响材料初始无延性转变温度,但目前2者之间还没有定量关系。当反应堆压力容器(RPV)出现碳含量超标时,为保证结构完整性,必须在缺乏定量关系的情况下完成结构的快速断裂分析。本研究对碳含量超标情况下的反应堆压力容器的快速断裂评价方法进行了研究,并以发生碳含量超标的反应堆压力容器堆芯段筒体为例,考虑了筒体的缺陷修复情况,通过反算满足规范要求的最高初始无延性转变温度,对反应堆压力容器堆芯段筒体的快速断裂情况进行了分析评估。该方法可为碳含量超标的压力容器运行和在役检测提供技术支持。

基于RCC-M规范的反应堆压力容器快速断裂分析与讨论

对2000版和2007版RCC-M附录ZG中的快速断裂分析评价方法进行对比分析。结果表明:2007版附录ZG的适用范围更广,分析评价过程相对简化,对材料老化的考虑也更加全面。以堆芯筒体段的快速断裂分析评价为例,对基准裂纹的方位参数进行敏感性分析,将2个版本的评价结果进行对比。结果表明:采用2007版附录ZG得到的评价结果安全裕量更大,同时增大了反应堆压力容器压力-温度(P-T)曲线的限制范围,扩大了核电厂运行操作空间。