吸收球气力输送压降特性冷态试验研究

在以常温、常压空气为气源的压送式气力输送试验系统中,使用玻璃球代替吸收球,在供料器入口空气稳态流速ua约14～29m/s范围内,研究了吸收球气力输送的压降特性。试验结果表明:稳态输送时风机压升随ua增大由36.0kPa先减小为33.3kPa,而后逐渐增大到48.5kPa,转折点ua约为17m/s;随ua由14.1m/s增大约为19m/s,气固两相流段压降由28.9kPa减小为22.4kPa,之后随ua继续增大至28.6m/s而缓慢增大到25.6kPa;气固两相流段压降占风机压升的比例随ua的增大由80%逐渐减小为53%;气相段压降占风机压升的比例不可忽视,工程设计中应适当考虑降低气相段压降,以便降低对风机最高压升参数的技术要求。     

吸收球气力输送供料器固相附加压降试验研究

在搭建的以常温、常压空气为气源的压送式气力输送试验系统中,使用玻璃球代替吸收球,在供料器入口空气稳态流速ua约14～29m/s范围内,研究了供料器的固相附加压降特性。结果表明:通过测量供料器纯气相阻力,计算得到其气相局部阻力系数平均值为3.1;随着ua增大,供料器固相附加压降由3.09kPa先减小约为2.85kPa后基本保持不变,转折点ua约为17m/s;供料器固相附加压降与气相压降的比值随ua的增大由6.3逐渐减小为1.5;供料器固相附加压损系数随ua的增大由0.37逐渐减小为0.17,拟合得到了供料器固相附加压损系数与Fr的经验关系式,可供相应压降设计计算参考。     

高温气冷堆备用停堆装置新型供料器分析与试验

吸收球停堆装置参与球床型高温气冷堆的堆芯反应性调节控制,实现反应堆冷停堆,供料器是数百万个6 mm吸收球从堆芯反射层被气力输送回到贮球罐的起点,吸收球在供料器中被气流悬浮、加速,需研究不同结构型式的供料器的输送性能及可靠性.利用Fluent软件对新型流化管式供料器进行了数值模拟分析,获得速度、压力分布场,同时进行了空气介质常温流动供料器试验研究.模拟计算得到供料器局部阻力系数约为5.1,试验测得供料器局部阻力系数为5.7,结果在工程应用可接受的范围内.     

气力输送中断后吸收球堆积及重启动试验研究

在以常温常压空气为气源的正压气力输送试验系统中,用玻璃球代替吸收球,研究气力输送中断后吸收球颗粒在输送管侧的堆积及重新启动特性。结果表明:处于稳定输送阶段的气力输送中断后,所用实验装置输送管侧的颗粒平均堆积高度为1172 mm,约占输送管总高度的11%;风机流量减小过程中供料器继续对输送管的供给对颗粒堆积量具有重要影响,稳态气力输送时的输送管内所含颗粒量约占堆积量的10%;重启动过程中气-固两相流段最高压差及稳态输送压差大小与初次启动时相比无变化。     

关于正确理解堆芯损坏概率的进一步讨论

堆芯损坏概率/频率这一指标经常用在关于核电安全性的讨论中,其数值意义及概念的认识或理解尚需进一步明确。本文利用概率论相关方法,在深入了解堆芯损坏频率（CDF）获得过程的基础上,讨论了利用泊松过程来计算堆芯损坏概率（CDP）的方法。并说明了直接叠加单个堆年CDF来估计CDP,是一种常见的近似方法,其误差会随着堆年数的增多而变大,应明确其适用范围。计算表明：在10%误差的条件下,对CDF为1×10^－4/(堆•年)的堆,用近似方法可讨论到约2000堆•年,而对CDF为1×10^－5/(堆•年)的堆,则可讨论到约20000堆•年。同时在使用该指标时,不能忽略反应堆发生堆芯损坏这一事件本身的随机属性。     

行李放射性检测装置的研制

行李放射性检测装置可与现有X射线安全检测装置联合用于放射性安全检测。该装置采用NaI(Tl)探测器，用移动平均法进行放射性检测。在本底为0.1μGy/h、行李移动速度小于0.2m/s条件下，该装置对 ¹³⁷Cs、⁶⁰Co、¹³³Ba核素的可探测活度下限分别为6.7×10³、3.7×10³、6.7×10³Bq，对富集度为90%的U样品，探测质量下限为2g。     

85Kr在线监测原型装置研制

用NaI（Tl）探测器和小型数字化谱仪组成一套后处理厂排放⁸⁵Kr在线监测原型装置，并开发相应的应用软件。该装置具有远程控制功能，可实现数据获取、分析及传输的远程操作，具有连续运行和间歇运行两种工作模式。在间歇运行模式下，可通过增大测量容器内的气体压力，进一步提高探测灵敏度和监测可靠性。在实验室条件下，测量时间为1200s时，装置的实际探测下限为3.4×10⁴Bq/m³，判断限为1.7×10⁴Bq/m³。当报警阈值设置为装置探测下限、测量容器内压力大于417kPa时，装置能对浓度高于8.1×10⁴Bq/m³的⁸⁵Kr气体进行可靠监测及报警。报警的漏报率和误报率均小于0.1%。     

启明星1#实验装置ks、keff和φ*的模拟计算

用MCNP程序对启明星1#实验装置（Venus1#）的k_s、k_eff和φ^*进行模拟计算。在装置的源区、快区、反射层、屏蔽层已定条件下,逐层增加热区燃料元件,每增加1层,对k_s、k_eff和φ^*进行1次计算,共增加了13层,最终得到k_eff为0.96246,满足了Venus1#的设计要求。元件层数增加,φ^*先增后降,当增至12层时,φ^*又明显增大。外源位置和能量对φ^*有影响,外源在轴向离中心越近、能量越高,φ^*越大。     

10MW高温气冷堆一回路放射性裂变产物活度测量实验及分析

对10MW高温气冷堆（HTR-10）一回路氦气中放射性裂变产物的组成及活度水平的准确测量，可用以分析研究HTR-10燃料元件释放裂变产物的特征，并可用以推知堆芯所有燃料元件中铀污染水平和燃料颗粒的整体破损率水平，从而可得到HTR-10辐射安全性的直接验证。本工作通过对取样罐氦气中惰性气体核素活度的分析，推测HTR-10一回路活度，并与程序计算值进行了比较。实验测到了^85mKr、⁸⁷Kr、⁸⁸Kr、¹³³Xe、¹³⁵Xe、^135mXe、¹³⁸Xe、⁸⁸Rb、¹³⁸Cs等核素。通过实验测量可推知，燃料元件石墨孔隙中的铀污染份额低于5.7×10^－7。     

内表面掺硫聚苯乙烯空心微球初步研制

以聚苯乙烯磺酸钠（PSS）为掺杂源,采用乳液微封装法制备内表面掺S的聚苯乙烯（PS）空心微球。XPS测量表明,微球内表面存在明显的S元素。利用低能X射线照相技术研究了不同掺杂源浓度下干燥时重力和表面张力对掺杂均匀性的影响,当掺杂源浓度降为0.2%时,得到了内表面掺杂S均匀的PS微球,微球直径为200～800μm,直径300μm的微球中掺杂层S原子面密度为8.57×10⁶μm^－2。     

Design and verification test of the small absorber ball system of the HTR-10

A small absorber ball system is the second shutdown system of the 10 MW High Temperature Gas-cooled Reactor-Test Module. When the control rod system is out of operation, the small absorber ball system is required to emergently shut down the reactor by means of boron carbide balls totally dropping into channels in the side reflector by gravity. Before the reactor re-operates, these small absorber balls must be conveyed from channels in the side reflector back to the ball storage vessels below the head of reactor pressure vessel by a pneumatic conveying process. Detailed design of the small absorber ball system was carried out, and all the components were manufactured. In order to check the performances of the small absorber ball system, a pneumatic conveying experiment and a hot test were carried out in the laboratory, and also a pre-operation of the small absorber ball system was verified on the reactor site at room temperature. Test data of the small absorber ball system show that all the parameters, including time of ball dropping, time of ball conveying back, indication of ball level in the ball storage vessel, gas flowrate, and valve operation states, are acceptable and reasonable. The small absorber ball system has been shown to be capable of performing satisfactorily at operating temperatures of the reactor.     

大颗粒与壁面碰撞的离散单元法模拟与分析

颗粒与壁面碰撞普遍存在于散体物料输送过程,研究颗粒与壁面碰撞有助于优化输送系统、减小物料磨损或提高输送经济性。本文基于离散单元法(DEM),采用Hertz-Mindlin无滑移接触模型,对单个6mm直径大颗粒与壁面碰撞进行了数值模拟和分析,研究了碰撞速度、碰撞角度和剪切模量对碰撞过程和法向最大接触力的影响。研究结果表明,Hertz-Mindlin无滑移接触理论描述的法向接触过程具有自相似特性,法向卸载时长与法向加载时长比值为定值。模拟的接触时长与Thornton等的关系式预测值相符。碰撞速度和碰撞角度对碰撞过程中的法向最大接触力均有明显影响,法向最大接触力随法向碰撞速度的增加近似线性增加;碰撞速度不变时,法向最大接触力随碰撞角度的增大而减小。剪切模量对法向接触力具有重要影响,在考虑颗粒磨损和破碎的DEM模拟时,不宜采用降低剪切模量加快计算速度。本研究对颗粒磨损和破碎研究以及高温气冷堆吸收球气力输送过程优化均具有重要意义。     

HL-2M偏滤器热氮气烘烤仿真及优化

为提供高质量的等离子体真空运行环境,需对偏滤器进行高温烘烤。根据热传导与对流换热方程对偏滤器的烘烤过程进行了数值模拟及优化。结果表明:当热氮气等质量流量控制时,偏滤器回路压力损失逐渐增大,各部件烘烤温度爬升速率呈线性增加;当热氮气等体积流量控制时,偏滤器回路压力损失逐渐降低,各部件烘烤温度爬升呈线性增加。当初始条件近似相等(等质量流量为3×10~(-3)kg/s和等体积流量为4.8×10~(-4)m~3/s)时,前者的部件温升速率略低于后者,但各部件烘烤过程中最大温差均未超过90℃。     

HTR-10第二停堆系统的试验与调试

吸收球停堆装置是10MW高温气冷实验堆的第二停堆系统，控制棒失效时，碳化中子吸收球落入堆芯反层的吸收球孔道内，实现紧急停堆；反应堆再次临界前，利用气体输送装置将吸收球送回位于堆顶的贮球罐内，在实验室和高 温堆上先后进行了7套吸收球装置的热态试验和输送功能试验，试验数据表明，吸收球系统7套装置的落球和回球动作正常，所用的时间在要求的范围内；球位状态指示正常；气体回路流动正常，风机的流量，压升正常，12个阀门的开，闭功能正常。     

竖直圆管内泡状流空泡份额径向分布实验研究

常温常压下,采用光学探针测量方法,对圆管（内径50 mm）内空气 水两相竖直向上泡状流空泡份额的径向分布特性进行了实验研究。结果表明,竖直圆管内泡状流空泡份额的径向分布随气液两相表观流速不同而变化。液相流速较高时空泡份额分布呈“壁峰型”,即中心区域变化平缓,近壁区出现峰值后迅速降低;液相静止时,随气相流速增加,空泡份额增加速度沿径向向外逐渐减小,气相流速较大时分布呈“核峰型”,即空泡份额随径向位置向外呈减小趋势;液相流速较低时分布呈现出过渡型。探针测量面积加权平均空泡份额与通过重位压降得到的空泡份额的相对偏差小于10%。     

球床内流动与传热特性等效模型的优化研究

提出研究球形燃料元件水冷堆热工-水力问题的等效模型方法。运用计算流体力学软件对窄间隙带环肋片细棒束结构进行三维建模、网格划分和流动传热模拟计算,得到表观流速在0.076~0.334 m/s范围内的压降和换热系数,并与已有的球床实验数据进行比较。根据比较结果对等效模型几何参数进行优化,得到最优等效模型。研究结果表明:最优等效模型与球床的流动与传热特性一致,从数值方法上证明采用等效模型方法对球形燃料元件水冷堆热工-水力问题进行研究是可行的。     

气力输送技术发展及其在高温气冷堆上的应用

气力输送是一种较为理想的输送方式.本文介绍近年来国内外气力输送技术的发展状况及趋势,概述了气力输送技术所涉及到的气固两相流、数值模拟和试验测量方法,总结了气力输送技术在现代工程上的实际应用情况,重点探讨了高温气冷堆HTR-10吸收球停堆系统、燃料球装卸系统上所使用的气力输送装置的设计分析方法与运行经验.     

含不凝性气体蒸汽浸没射流冷凝压力振荡实验研究

实验研究了不凝性气体（空气）含量、水温和蒸汽质量流速对蒸汽浸没射流冷凝压力振荡特性的影响,实验工况横跨冷凝振荡（CO）区和稳定冷凝（SC）区。结果表明：对于纯蒸汽射流,压力振荡主频随水温的升高而降低,振荡强度随水温的升高而升高;在CO区,振荡主频和振荡强度均随蒸汽质量流速的升高而升高;在SC区,振荡主频随蒸汽质量流速的升高而降低,振荡强度基本上不随蒸汽质量流速的变化而发生改变;对于含空气射流,随空气质量分数的增加,振荡主频总体呈下降趋势,振荡强度先迅速下降后小幅上升,在空气质量分数为0.05～0.1区域内振荡主频和振荡强度均存在极小值。