基于遗传算法的闭式非能动安全壳热量导出系统排热能力优化

以闭式非能动安全壳热量导出系统（PCCS）概念方案为研究对象，基于一维两相均相流模型建立了评价该系统排热能力的物理模型，并开发了相应的计算程序；开发了基于遗传算法的优化设计程序；利用所开发的优化设计程序，对闭式PCCS概念方案的排热能力进行优化，给出了系统几何参数和运行参数的优化方向。结果表明：在所研究参数范围内，适当增加内部和外部换热器传热管径可增加系统排热能力；最佳外/内部换热器传热管数比为1.58。     

冷凝水收集装置对非能动安全壳热量导出系统影响试验研究

非能动安全壳热量导出系统（PCS）作为三代核电厂重要的安全系统，用于事故后安全壳的非能动冷却。利用大型安全壳综合试验装置，可开展安全壳内复杂的热工水力现象与安全系统之间耦合行为的研究。本文利用大型安全壳综合试验装置开展了PCS换热器冷凝水收集装置对PCS排热影响及收集率试验。结果表明，在工况范围内，换热器下方安装冷凝水收集装置对PCS的换热能力没有明显的不利影响，且其收集率较高。     

基于Relap5的非能动安全壳热量导出系统优化

利用Relap5计算程序对2种非能动安全壳热量导出系统(PCS)的3个设计方案进行对比研究,从启动时间、运行工况的稳定性、平衡工况的换热能力等方面对设计方案的优劣进行评价。结果表明:在使用相同换热器情况下,开式PCS的启动时间最短,平衡后也具有最高的换热能力,而闭式单相PCS则具有运行工况稳定的优点;若闭式PCS使用面积为开式PCS换热器双倍的方案,则闭式单相PCS系统不仅运行工况稳定,且设计工况下的平衡换热能力也高于开式PCS。     

核电厂PCS热交换器的选型设计及工程应用

三代百万千瓦级压水堆核电厂非能动安全壳热量导出系统（PCS）非能动热交换器作为全新设计，研究其设备功能、换热功率和空间布置等要求，针对不同型式换热器优缺点对比，开展PCS热交换器选型分析。开展传热计算和数值模拟分析，确定热交换器关键参数要求及关键部件设计方案。针对实际工程应用需求，开展PCS热交换器整体结构设计研究，确定设计方案。     

非能动安全壳冷却系统性能提高的初步分析

为分析先进非能动型压水堆(AP1000)非能动安全壳冷却系统(PCCS)的运行特征,建立单体积模型来计算安全壳内部气体混合物的传热,并结合前期已开发的安全壳外部水膜蒸发冷却的多体积程序,对冷却剂丧失事故(LOCA)下的安全壳运行压力进行计算,计算结果与WGOTHIC以及相关文献的结果吻合良好。通过讨论安全壳的运行特性,分析安全壳的排热能力。最后提出抑压方案来提高PCCS的性能,新的方案能够抑制大约10%的安全壳压力,降低PCCS的工程投资和难度。     

一维开式自然循环系统分析程序的实验验证

基于华龙一号非能动安全壳热量导出系统（PCS）综合性能实验装置实验结果,对采用基于漂移流模型开发的华龙一号PCS程序（PCS?NCCP）进行验证,对比分析了设计工况及非设计工况下PCS?NCCP程序计算值与实验值之间的误差。结果显示,所开发的PCS?NCCP程序能模拟PCS的排热能力、稳态运行特性和动态响应特性,程序计算值能很好地跟踪实验的趋势和幅值变化,绝大部分计算误差落在±20%范围内,验证了PCS?NCCP程序的准确性。     

应用GOTHIC8.0程序模拟非能动安全壳冷却系统冷凝和蒸发现象的适用性研究

在非能动安全壳冷却系统（PCS）设计基准事故的排热过程中,安全壳内壁面蒸汽冷凝现象和安全壳外壁面水膜蒸发现象是两种非常关键的排热途径。本文应用GOTHIC8.0程序模拟了安全壳内壁面蒸汽冷凝和安全壳外壁面水膜蒸发传热过程,并通过蒸汽冷凝试验和水膜蒸发试验数据,对GOTHIC程序的模拟结果进行了分析和评价。研究结果表明：GOTHIC程序的蒸汽冷凝模型可较好地模拟蒸汽冷凝传热现象;水膜蒸发模型明显低估了水膜蒸发换热量,这对设计基准事故安全壳完整性分析是非常保守的,建议对GOTHIC程序进行适当开发,更好地模拟水膜蒸发换热过程。     

非能动安全壳冷却系统瞬态特性试验研究

针对基于回路热管技术的非能动安全壳冷却系统开展瞬态特性试验,根据试验数据分析系统在液柱启动方式下自然循环流量、安全壳压力、流动不稳定性等过渡特性。结果表明:基于回路热管技术的非能动安全壳冷却系统具有良好的启动特性,可实现事故工况下安全壳内热量的顺利导出,且能够在启动阶段实现安全壳压力的快速下降。系统具有流动不稳定性工况区域,其影响因素与冷却水箱温度、安全壳压力及系统输入功率有关,流动不稳定性未对安全壳内压力趋势造成明显影响。     

开式自然循环流动不稳定性的频域法分析

非能动安全壳热量导出系统依靠自然循环导出事故后排入安全壳内的热量,但在运行过程中也可能发生流动不稳定性现象。本文以某开式自然循环非能动安全壳热量导出系统为对象,建立了描述该系统行为的数学模型和本构关系,运用小扰动法对守恒方程进行线性化,通过Laplace变换获得系统质量流速随加热段进口焓变化的传递函数。基于Nyquist稳定性判据,分析了热工参数变化对该自然循环系统稳定性的影响。结果表明:系统的流动稳定性本质上受空泡份额随质量含气率的变化关系的制约,在一定范围内,随着质量含气率的增大,空泡份额对质量含气率的敏感性减弱,系统趋于稳定。     

地下核电厂非能动安全壳冷却系统启动特性研究

非能动安全壳冷却系统依靠上升段和下降段密度差驱动形成的自然循环流动排出安全壳内热量。在地下核电厂中,非能动安全壳冷却系统换热器与换热水箱之间的水位差高达180 m,可形成很大的自然循环驱动压头,利于自然循环流动和换热。对非能动安全壳冷却系统的启动过程进行程序计算模拟,发现在系统建立自然循环的过程中,如果换热水箱温度过高或者系统设计不合理,可能不能建立自然循环。同时,流体可能会在上升段出现闪蒸现象,引起两相自然循环流动振荡。