反应堆核仪表维护保障设备的设计研究

随着反应堆仪表装置生产强度的提升,现场维护保障工作强度不断加大。批量生产、并行测试成为产品维保工作的发展方向。反应堆仪表装置种类较多,且测试内容差异较大。为了提高设备维护效率、降低测试成本,研究设计统一化的测试平台已成为下一步工作的关键。从反应堆保护装置着手,设计、研究了一套具有多型号适配的快速、自动化校验设备。该设备基于上位机与现场可编程门阵列(FPGA)架构,通过矩阵开关实现对多信号多定义的切换;通过高精度恒压源、电压电流反馈模块,实现对高精度小信号的模拟;通过电气隔离模块对强弱电、各通道信号实现保护;通过监控模块及开关系统,实现对信号的分析与电源的保护。在上位机端设计故障定位专家系统与数据分析库。所设计的具有高精度、可适配扩展的自动化测试设备,创新性地提高了维护保障平台的统一性。

空间反应堆堆芯流动换热特性优化研究

针对大功率气冷空间反应堆堆芯流动换热特性掌握不足等问题,基于空间环境应用的严格要求,对大功率气冷空间反应堆进行了堆芯流动换热特性分析与优化研究,对流量分配板、控制棒通道旁通、绕丝结构等因素进行了数值模拟研究。结果表明:流量分配板、绕丝结构均会增加堆芯局部流动阻力,但会改变局部流场特征,改善流动不均匀等问题,具体应用仍需结合堆芯总流动阻力等因素进行综合考虑;控制棒通道旁通则会影响堆芯主流区流动换热,但会对控制棒结构等的温度控制有积极影响,不同因素会产生不同影响,为获得最佳性能,需结合设计目标优先级等多种角度进行综合考虑。

周期性输流管道的非线性动力学特性研究

基于绝对节点坐标法,推导出不同材料组成的周期性悬臂输流管道在定常内流作用下的非线性动力学方程,通过数值求解的方式对两种不同形式的周期性输流管道,即,铝-钢及钢-铝周期性悬臂输流管道的稳定性和非线性动力学行为进行了研究。研究结果表明,单位长度内,当管道周期数大于8时,两种周期性输流管道的临界流速均趋于定值。非线性分析结果显示,铝-钢周期性输流管道的非线性动力学行为随着周期数目的减小变得越来越复杂,从单周期行为演变为多周期、倍周期、概周期和混沌等多种运动的复杂动力学行为,而对于钢-铝周期输流管道而言,管道一直处于单周期运动状态。

无窗散裂靶液态铅铋合金的流动特性和热输运数值研究

散裂靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件,其设计是ADS研究中的关键技术问题之一。该文采用计算流体力学程序CFX对欧洲MYRRHA无窗散裂靶进行数值模拟分析,采用-湍流模型、Cavitation模型和VOF界面捕捉方法,研究了液态铅铋合金(LBE)及其蒸汽两相含气蚀相变的流动特性,分析了不同流体入口速度和出口压力下靶区冷却剂稳定自由界面的形态特征。采用MCNPX程序和CFX程序模拟无窗靶内具有稳定流动界面时高能质子束轰击靶核的热输运过程,计算得到了稳定状态下无窗散裂靶区内的温度场分布,为无窗散裂靶冷却设计的分析提供了一定的参考价值。

核电厂安全级仪表在线监测系统技术研究

目前国内核电厂主要采取定期校准的方式对安全级仪表漂移进行管理,但该方法过于保守且经济性差。基于此,本文对安全级仪表在线监测系统技术进行了研究,首先对安全级仪表实际漂移数据进行了分析,明确了核电厂安全级仪表漂移的主要类型,证明了对安全级仪表开展在线监测的可行性。其次,通过对相关法规及标准的分析和研究,明确了核电厂安全级仪表在线监测技术的基本要求。最后,开展了在线监测系统技术的数据分析研究,对冗余仪表提出了等价平均算法,对非冗余仪表算法进行了分析并对多元状态估计模型(MSET)方法开展了基于电厂实际数据的建模验证,证明了该方法在核电厂应用的可行性。

华龙一号蒸汽发生器流致振动关键技术研究及应用

在理论建模和实验研究的基础上,提出了两相流激振力无量纲归一化的方法,构建了更为精确的两相流激振力功率谱密度包络谱。引入界面流速和滑速比等两相流参数,建立了一种两相流流弹失稳数学模型,形成了先进的两相流中管束结构流弹失稳评估方法。基于流体力与管束漩涡脱落相耦合的振动机理,创建了更能反映流体力与管子振动耦合的新尾流振子模型,提出了三维弹性管漩涡脱落诱发振动的快速预测方法。研发了完备的蒸汽发生器流致振动评价软件,为流致振动分析和评价提供了有效的分析工具,形成了高效的流致振动关键技术工程应用体系。

核电厂安全级仪表精度计算分析

安全级仪表是涉及核电厂安全的重要设备,其精度计算直接影响到核电厂运行的安全性及经济性,本文对核电厂安全级仪表的精度计算进行了研究,首先对标准及法规要求进行了梳理和分析明确了相关计算要求,其次对精度计算的方法以及核电厂安全级仪表精度计算中需要考虑的影响项进行了分析和研究,确定了精度计算中需要考虑的主要影响因素,给出了核电厂安全级仪表精度计算流程,最后通过示例说明了核电厂安全级仪表的精度计算方法。

加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究

对浮动式核电站中一类具有倾斜热管段的低压低高差自然循环系统的两相流动特性进行了实验研究,分析了加热功率对两相流动特性的影响。结果表明,不同功率条件下系统存在两相稳定冷凝和伴随蒸汽冷凝诱发水锤两相振荡2种流动模式,热管段内过冷水倒流和蒸汽与低温过冷水直接接触冷凝是导致2种流动模式的内在机制。此外,蒸汽冷凝诱发水锤的发生会产生较大压力脉冲,并导致过冷水倒流长度显著增加,进而加剧系统流动不稳定。进一步研究表明,加热段出口含气率可以作为流动不稳定判断依据。

参数测量不确定度优化用于核电厂小幅功率提升的研究

对国内核电厂功率提升的背景以及适合的功率提升模式进行了阐述,分析和总结了核电厂功率提升相关法规及标准的要求;梳理了核电厂功率提升的分类,对小幅功率提升的具体要求和主要途径进行了分析研究;在分析核电厂功率和不确定度计算方法的基础上,明确了主给水流量和主给水温度为影响堆芯热功率计算误差的主要参数,分析总结了参数测量不确定度优化用于核电厂小幅功率提升的方法,即新增差压或超声流量计以及新增温度计以提升不确定度,并对小幅功率提升的经济性进行了总结。

华龙一号二次侧非能动余热排出系统功能论证

为提升华龙一号安全水平,响应最新法规要求,开充分吸收福岛核事故经验反馈,华龙一号设计了蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统(PRS),用于应对和缓解全厂断电叠加辅助给水汽动泵失效事故和给水完全丧失事故,实现事故后堆芯余热的长期有效导出。本文通过理论分析全厂断电叠加辅助给水汽动泵失效事故和给水完全丧失事故,确认了设计方案的有效性。

密集纵向翅片排布形式对套管换热单元性能的影响

为提高热管换热器的性能和紧凑度,设计并采用金属增材制造获得了直翅片型(DPHE-1)和周期排列翅片型(DPHE-2)两类密集纵向翅片套管换热单元。通过剖切及几何检测,总结了制造偏差分布特点,显示其内部结构完整。通过光学检测,显示出倾斜翅片两侧的粗糙度分布不均。采用稳态传热实验方法对4种密集纵向翅片套管换热单元进行了传热特性研究。结果显示,由于换热面积的增大和流动掺混作用的增强,在雷诺数Re=2000~15000工况范围内,纵向周期排列翅片(DPHE-2)的平均传热努塞尔数是纵向直翅片(DPHE-1)的1.3~1.4倍,DPHE-2平均阻力系数是DPHE-1的12.6~28.6倍。对比综合传热性能,直翅片型中的长翅片结构,即长翅片(DPHE-1-B)具有相对最优的强化传热性能。

高速列车车轮多边形磨耗对轮轨力和转向架振动行为的影响

列车车轮多边形磨耗会显著加大轮轨相互作用力和转向架关键部件振动幅度,恶化车辆系统和轨道部件的工作环境,严重时将会威胁到行车安全。基于三维车辆-轨道耦合动力学模型,用谐波叠加法模拟车轮多边形磨耗,作为车辆轨道耦合动态行为分析时的激励输入,计算车轮多边形磨耗阶次、车辆运行速度和运行里程对轮轨力的影响,并分析车轮多边形磨耗与轮轨力之间的相位关系;建立转向架系统高频振动全有限元模型,以时域轮轨力作为模型输入,分析车轮多边形磨耗参数对转向架轴箱、构架振动响应的影响。计算结果显示,随着列车运行速度、车轮多边形磨耗幅值和阶数的提高,轮轨垂向作用力波动范围和转向架振动响应均会显著增大。所得的结果可为高速列车车轮多边形形成的机理和抑制措施的进一步研究提供参考和指导。