大型民用核动力船舶外部环境参数设计标准研究

参照已有的核动力船舶规范和标准,从船舶冲击设计值,摇摆和倾斜,空气温度和湿度,海水温度和含盐量等方面进行分析和研究,对民用核动力船舶的外部环境参数标准提出建议。

船舶核动力装置二回路故障分析及安全性研究

针对大型民用核动力船舶的安全性问题,应用层次分析方法对民用船舶核动力装置的二回路系统进行故障分析,以此为其运行安全性提供理论依据和技术支撑。通过建立一个基于研究目标的多层次递阶结构模型对民用核动力船舶二回路系统进行故障分析及风险评估,确定对二回路系统影响最大的指标参数。研究结果表明:二回路系统中汽动给水泵系统、电动给水泵系统、主给水流量控制系统和高压给水加热器系统为风险较大的关键因素。

反应堆入口水温对HFETR燃料元件的热工安全影响

高通量工程试验堆(HFETR)入口水温的变化会引起燃料元件换热特性的改变,对反应堆的安全运行有重要影响。基于流体仿真软件FLUENT和蒙特卡洛粒子输运程序MCNP,采用物理-热工耦合的方法,针对热盒燃料元件分析了42、44、46、48、50℃入口水温下的燃料元件温度场和燃料包壳热流密度分布。结果表明:HFETR燃料元件的芯体温度峰值、包壳热流密度值和最小烧毁比(DNBRmin)均满足热工安全限值的要求,并且具有较大的安全裕度。

新锆合金不同热处理条件下第二相结构及成分变化研究

锆合金中的第二相是影响其力学性能和耐腐蚀性能的主要因素,开展国产新锆合金不同温度环境中的第二相研究对事故等特殊工况下的服役性能预测具有非常重要的意义。通过加热锆合金样品至500,700,900℃,并保温1 h,随后采用不同冷却速率进行降温,并用TEM对第二相结构及元素组成进行分析,结果表明:900℃时,样品中第二相结构均为体心正方结构Zr2Fe;500℃和700℃时,样品第二相为密堆六方结构Zr(FeCrNb)2和面心立方结构Zr3Fe。Zr-Nb-Fe-Cr第二相在不同温度析出都是以密堆六方结构的ZrCr2为基本骨架,由Nb,Fe替换Cr得到。第二相中Fe和Cr的原子个数比随着温度的升高而不断增加。冷却速率越快时,Fe来不及充分扩散,将形成少部分面心立方结构Zr3Fe。

利用MIPR生产^(99)Mo、^(131)I和^(89)Sr的可行性研究

利用模拟的医用同位素生产堆(MIPR)液体回路输送系统进行提取99Mo和131I的研究,并在模拟的气体回路系统中进行提取气态131I和89Sr并纯化的研究。结果表明,从模拟的MIPR燃料溶液中提取99Mo和131I产品的回收率分别为56.4%和50.2%,产品的质量满足药典标准的要求;模拟的气体回路中的131I可以用吸附剂提取,回收率达到90%以上;在气体回路旁路中提取的89Sr可以采用化学分离方法进行纯化,回收率达到70%;MIPR可以用于99Mo、131I和89Sr的生产。

基于AHP的船舶核动力装置故障及安全性分析

针对民用核动力船舶运行的安全性问题,运用层次分析法(AHP)对目标船型为50万t级的核动力矿砂船进行了安全性分析。基于民用核动力船舶动力装置系统的特点,分别建立了民用船舶核动力装置一回路系统和二回路系统的递阶层次模型,并制定相应的指标评分准则,进行风险评估。应用层次分析法进行安全性分析,能避免民用核动力船舶数据缺失等问题,为开展船用核动力装置故障分析开辟了新的思路。研究结果表明:安全注射系统(RIS)、化学和容积控制系统(RCV)、控制棒系统及燃料包壳系统是一回路系统中的关键风险要素;二回路系统中汽动给水泵系统、电动给水泵系统、主给水流量控制系统和高压给水加热器系统为关键风险要素。针对安全性分析找到的关键风险要素提出相应的应对措施,能提高民用核动力船舶应对海上风险状况的能力。

基于^(l6)N特征γ谱的HFETR功率监测研究

基于反应堆流动冷却剂水中l6O(n,p)l6N核反应产生的l6N特征γ谱的在线探测可实现水冷堆的功率监测,在高通量工程试验堆(HFETR)一回路上设计了一套用于一次水l6N特征γ谱在线探测的辐射监测系统,并基于l6N特征γ谱能量区间内的计数率,首次开展了整个炉段的反应堆功率在线监测实验。实验表明,在合适的屏蔽铅室设计与几何布置条件下,基于l6N特征γ谱功率监测系统的l6Nγ计数率与功率线性关系较好,总计数率的死时间与l6Nγ计数率本底较低等优点,可实现反应堆功率量程范围的核功率的准确测量,为水冷堆l6N辐射监测提供数据参考。

船舶电力推进系统建模与仿真研究

船舶电力推进以其良好的经济性、操纵性和低噪声性等优点,在船舶领域受到广泛的青睐。开展船舶电力推进系统的建模和仿真研究,再现系统的稳态及动态工作过程,揭示系统的内在规律,对于指导船舶电力推进系统的设计和使用具有现实意义。船舶电力推进系统是一个复杂的、多变的非线性系统,加之其推进电机具有大容量、大转动惯量的特点,对其进行准确的建模与仿真十分重要。本文采用模块化的建模方法,选用某实船的电力推进系统为研究对象,在MATLAB/SIMULINK搭建了基于直接转矩控制技术的船-机-桨一体化仿真模型,并在该模型下进行起航工况的仿真研究,仿真结果表明了该模型的准确性。

高通量工程试验堆辐照生产^(89)Sr计算研究

^(89)Sr是重要的医用同位素,拟利用高通量工程试验堆(HFETR)批量生产^(89)Sr,2016年开展了^(89)Sr生产试验,并改进了^(89)Sr产量计算方法,计算结果表明:按照本文批量生产模式预计HFETR的^(89)Sr年生产能力为50Ci,满足国内市场需求。

燃耗信任制下燃耗计算对临界计算的偏差及不确定度的研究

为量化燃耗信任制中燃耗计算传递给临界计算的不确定度,本文基于参数统计法对燃耗计算的核素偏差及偏差不确定度展开分析,并以蒙特卡罗(MC)抽样方法计算的k_(inf)不确定度为基准,比较不同抽样方法对临界计算不确定度的影响。结果表明,核素偏差与偏差不确定度是随样品燃耗变化的分段函数。对于临界计算,拉丁超立方抽样(LHS)方法与MC抽样方法的k_(inf)不确定度计算结果吻合较好,且LHS方法可考虑参数间的相关性,计算结果更真实,可进一步提升电厂的经济性。

凝给水系统故障分析及其诊断技术研究

针对某最新二回路凝给水系统采用大量新技术和新设备,传统故障知识库不再适用的状况,结合系统主要设备的实际情况与专家经验,建立新的故障知识库并实现现有凝给水系统的在线故障诊断,引入深度置信神经网络,建立故障诊断模型。诊断结果表明:基于深度置信神经网络的凝给水系统故障诊断准确率可达98%。

Dragon程序在金属燃料铅铋快堆堆芯计算中的应用与偏差分析

铅铋合金或铅冷却快堆(LFR)是具有良好应用前景的第四代先进核能系统之一。针对环形芯体金属燃料(UZr,UPuZr)LFR的燃料组件与堆芯,利用Dragon/Donjon程序开展中子学计算,获得了基于ENDF/B 8.0库的172群和295群多群中子数据库、输运方法(SP3)和扩散方法(MCFD)的结果及其与蒙卡程序RMC的偏差。采用SP3算法针对UZr燃料得到的k;偏差小于550×10;对于UPuZr燃料采用MCFD算法得到的k;偏差小于-700×10;。控制棒组件价值的偏差小于7.6%;172群和295群库的结果基本无差异。应用SP3算法的燃料组件功率偏差小于±6.0%;SP3算法的偏差小于MCFD的。结果证明,Dragon/Donjon程序在金属燃料铅铋快堆物理分析中具有可行性。

基于单片机的供油单元实训装置设计与实现

船舶燃油供油单元是船舶动力系统中最重要的组成部分,随着重油在商船中的广泛使用,设计合理的供油单元以及提高轮机管理人员的专业技能十分关键。设计并实现了基于单片机的供油单元的实训装置,该装置基于MCS80C51单片机,仿真了供油单元的相关设备,同时设计了人机交互界面,提高了该装置的实用性,满足了广大航海院校师生教学需求。

一回路条件下甲醇水溶液的辐射分解研究进展

采取有效的水化学技术可以抑制压水堆一回路冷却剂辐射分解并减缓材料腐蚀。相关研究与运行经验表明,甲醇有望作为压水堆冷却剂水质转型的候选添加物,但目前缺乏一回路条件下甲醇辐解行为及机制的深刻认识,难以支撑基于甲醇的水化学控制目标。本文首先介绍了甲醇辐解研究的必要性,总结了国内外甲醇及其水溶液辐解研究的进展情况,详细论述了常温下甲醇辐解产物产额与自由基反应,以及一回路条件下甲醇水溶液的辐解及其对材料腐蚀的影响,并对后期开展甲醇水溶液辐解相关研究提出建议。

空气中氚的液体闪烁法测量条件优化

为保护周围环境与公众,有必要监测反应堆周围环境空气中氚的活度水平。本文对空气中氚的测量条件进行了实验研究,测量了本底水和闪烁液对本底计数率的影响,研究了计数区间与样品-闪烁液配比对样品最低可检出浓度的影响。结果表明,选用Gold Star Quanta闪烁液、样品与闪烁液的配比为8∶12、计数区间为0.35~4.35 keV时,样品的最低可检出浓度最小。达到20 mBq/m^(3)的样品最低可检出浓度所需测量时间由31 h降低至16 h。

多源数据融合方法研究

选取工程应用中易于实现的数据融合方法进行分析研究,并以融合数据与数据真实值的偏差作为数据融合方法的稳定性判定依据,进行了三余度多源数据的数据融合仿真试验。试验结果表明,加权最小二乘法在数据融合时表现稳定,可替代常用的矩估计融合和中值融合,更有效地提高融合数据的精度。

模块式套管型随堆辐照考验装置Ansys CFX热工分析

模块式套管型随堆辐照考验装置应用于高通量工程试验堆高通量区材料辐照试验。本文利用计算流体动力学(CFD)软件Ansys CFX对该装置试验段进行热工分析。分析表明,材料样品堆内辐照试验结果与热工分析结果基本一致,Ansys CFX的热工分析结果准确,可以应用于辐照考验装置设计。

低中放可燃废物玻璃固化过程关键工艺参数优化研究

针对低中放可燃废物棉制品、吸水纸、橡胶与塑料的玻璃固化配方,分别对其高温粘度及低温粘度进行研究,获得了优选配方玻璃固化过程中熔化温度、成型操作温度、软化温度、应变点温度及退火点温度等重要工艺温度的结果。

HRTEM原位加热研究Zr-4合金氧化过程中的晶格演化

采用高分辨透射电镜(HRTEM)原位氧化的方法,研究了Zr-4合金腐蚀初期的行为,为认识Zr-4合金在氧化膜与金属基体界面的氧化行为提供参考。原位氧化实验结果显示ZrO_2的形核过程伴随着连续的晶格演化:ZrO_2形成前,氧原子不断固溶到α-Zr的晶格间隙中,形成若干不连续的富氧区,随着氧含量的增加,富氧区晶格之间产生较大应变促使晶格出现调制以及形成面心立方结构ZrO亚氧化物,亚氧化物由取向接近的畴结构组成,随着反应的继续晶格连续演变直到形成m-ZrO_2。

燃耗深度对U_3Si_2-Al弥散型燃料元件芯体中气孔的影响研究

辐照过程中,燃料颗粒内部会产生裂变气体形成气孔,将对其热/力学性能造成显著影响。采用带屏蔽的金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对辐照后U_3Si_2-Al弥散型燃料中U_3Si_2燃料颗粒的显微组织进行了观察,统计分析了燃料颗粒内气孔的形貌、尺寸及分布,获得气孔平均尺寸及孔隙率随燃耗深度的变化规律。结果表明,裂变密度在2.34×10^(27)~3.74×10^(27)m^(-3)范围内时,U_3Si_2-Al燃料颗粒中的裂变气体气孔的形貌未发生较大改变,均呈球状。而裂变气体气孔平均尺寸以及孔隙率均随着裂变密度的增加而增大,存在两个阶段:裂变密度在2.34×10^(27)~3.19×10^(27)m^(-3)范围内,稳态增长;裂变密度在3.19×10^(27)~3.74×10^(27)m^(-3)范围内,加速增长。