用ICARE2分析秦山二期核电厂堆芯熔化行为

建立了秦山二期核电厂ICARE2程序堆芯计算模型,分析了小破口失水加全厂断电事故的堆芯熔化进程。计算结果表明,堆芯在3 923 s开始破坏,在4 284 s时发生移位并逐渐形成熔渣,4 951 s时堆芯内的一个流道完全堵塞,计算结束时,约产生了66 000 kg固态熔渣和9 000 kg液态熔渣。     

核电蒸汽发生器热工水力静态特性计算分析研究

根据秦山核电站一期30万kW蒸汽发生器的结构和设计参数,对U形管立式蒸汽发生器进行了热工水力计算分析研究,计算了在不同功率水平下,无污垢和无堵管的新蒸汽发生器状态以及有污垢和堵管量达到10%的状态分别对应的蒸汽发生器的一回路和二回路总换热系数、二次侧的蒸汽出口压力和循环倍率等热工参数,得出它们与功率负荷的关系曲线并进行了静态特性分析研究,获得了一套关于蒸汽发生器热工水力计算方法与程序。     

铅铋合金冷却快堆PBWFR子通道参数敏感性研究

摘要： 基于COBRA-IV开发出了适用于铅铋合金冷却组件和堆芯的子通道热工水力分析程序SUBAS,并利用其对铅铋合金冷却组件进行了详细的子通道分析,主要分析了不同燃料棒数目对组件内的温度场和速度场的影响;对湍流交混模型、横流压降系数、换热系数模型等做了相关的参数敏感性分析。研究结果表明：燃料棒数目的增加会导致组件内外质量、动量和能量的交换更加困难,各类通道的温度都有所升高;定位格架不仅增加了组件压降,而且降低了相邻通道之间的横向流动;湍流交混模型对组件的温度场和速度场影响较大,需要重点研究。     

高燃耗燃料棒在失水事故工况下的行为研究

自从1974年应急堆芯冷却安全验收准则——ECCS准则发布以来,燃料设计以及核反应堆的运行状态都发生了巨大的变化,包括新的燃料和包壳尺寸、新型的包壳合金材料、更高的燃耗和更长的换料周期。这些变化改变了反应堆内的工作环境,影响将来的反应堆设计。设计的试验表明,失水事故工况下,高燃耗燃料棒在远低于安全准则的规定值下发生破裂,性能分析程序Fraptran-1. 5的模拟结果与试验结果一致。未来需要更多的试验数据,为ECCS安全准则的修订提供参考。     

基于LQG/LTR方法的小型堆功率控制器设计

根据动力学原理搭建反应堆堆芯系统集总参数模型,并利用微小摄动理论对该模型进行线性化处理.在此基础上,根据带有回路传输恢复的线性二次型高斯(LQG/LTR)方法设计了堆芯功率控制器.以紧凑型小型堆NuScale堆芯系统为研究对象,将该控制器与传统PID控制器的控制效果进行对比分析.结果表明:利用LQG/LTR方法设计的堆芯功率控制器具有更好的控制指标和抗扰动能力.     

1-D和2-D导热模型对LOCA事故的影响

预测元件包壳的峰值温度在再淹没阶段的变化情况时,是否考虑元件的轴向导热,即计算时采用1-D或2-D导热模型会对预测结果造成一定影响。文中选择百万千瓦电厂为研究对象,首先修改了用于全厂计算的RELAP输入卡的堆芯部分并进行调稳,随后利用SCDAP程序建立相同尺寸的堆芯模型替换掉原输入卡堆芯部分并进行调稳,而后在两张输入卡上建立破口模型进行失水事故计算并对计算结果的部分参数进行对比。计算结果表明由SCDAP程序计算所得的包壳峰值温度会显著低于RELAP程序的计算结果。     

基于BEAVRS基准例题的OpenMC程序建模及计算验证

为丰富我国核反应堆物理中子输运计算手段,对开源蒙特卡罗程序OpenMC进行验证性研究.基于ENDF/B-VII.1核数据库,选取反应堆模拟评价和验证基准(BEAVRS)例题,使用OpenMC程序对BEAVRS压水堆进行全堆芯建模和计算研究.结果 表明:5种临界状态下OpenMC程序的临界本征值计算结果最大误差为127 pcm;控制棒价值计算误差在-95～41 pcm之间;U-235相对裂变率计算结果最大相对误差在B13组件为-13.6％.同时,将OpenMC程序计算结果与实测数据及同类软件模拟结果进行比较,结果表明OpenMC程序计算结果与实际情况吻合良好且基本优于同类软件计算结果.因此,开源蒙卡程序OpenMC具有较高的准确性和可靠性,可广泛用于压水堆核电站堆芯模拟研究计算.     

“华龙一号”反应堆本体结构CFD模型研究

压水反应堆本体结构热工水力特性的CFD数值模型的准确建立是实现数字化反应堆的关键技术之一。采用等流通截面积方法简化了控制棒导向筒内部几何结构,通过多孔介质模型对堆芯燃料组件结构进行了简化,在此基础上建立了"华龙一号"反应堆本体结构的整体CFD分析模型。模拟结果表明,堆内流场不具备对称性,进行整体CFD模型建立和分析非常必要,所建立的"华龙一号"反应堆整体CFD模型计算得到的热工水力特性合理,可为反应堆安全运行提供有效的参考数据。     

球床沸水堆燃料组件稳态换热数值模拟研究

以球床沸水堆（PBWR）燃料组件为研究对象,运用CFD商用软件FLUENT,采用多孔介质模型和欧拉两相流模型,燃料组件流动沸腾换热进行计算分析。分析额定工况下的燃料组件内稳态热工水力特性及孔隙率对计算结果的影响。计算结果表明：球床沸水堆燃料组件横截面的热工参数分布与传统压水堆的壁面加热管道相比具有新的特点,采取适当的燃料组件结构孔隙率,可获得较大堆芯换热效率及较小的堆芯压降。     

铅冷快堆温度及燃料棒尺寸对k值影响的蒙特卡洛模拟

以国际研究焦点,欧洲先进示范铅冷快堆ALFRED (European advanced demonstration lead cooled fast reactor)为模型,采用纯铅作为冷却剂,在ALFRED堆芯设计参数的基础上构建全堆芯中子运输模型,进行蒙特卡洛模拟计算。在不考虑可燃毒物与控制棒的前提下,研究反应堆冷却剂温度及燃料棒尺寸变化对反应堆有效增殖因数k值的影响,得到不同燃料棒尺寸与不同反应堆冷却剂温度下的k值并分别作图,模拟实验结果表明:随着燃料棒棒径的增加,k值变化曲线斜率先增加后逐步减小;随着反应堆温度的升高,k值逐渐下降,结果与实际值较符合。     

基于Hermite插值法的板型燃料不对称冷却计算

通过Hermite插值积分理论列出积分平均值与边界条件的关系,进而建立板型燃料芯体及其左右包壳的导热方程,利用Fortran科学计算语言对所建立的数学模型编译求解程序。将求解程序加入到反应堆热工水力实时仿真程序THEATRe中进行不对称冷却问题的计算,并对THEATRe程序的输入卡进行修改。通过计算中国先进研究堆(CARR)的标准燃料组件和跟随体燃料组件的稳态温度分布,与现有参考结果进行对比验证求解程序的正确性。最后模拟分析板型燃料组件流道堵塞事故。     

ORC系统热力性能计算程序开发

在有机朗肯循环(ORC)系统设计理论基础上,结合Matlab 2010a平台及REFPROP(工质物性)8.0数据库,编写了低品位余热发电ORC系统热力性能的计算程序。参照实例的设计参数,运用该程序进行了ORC系统的设计,并将程序运算结果与实际运行参数进行了对比。结果表明,该程序具有工质筛选、系统循环热力计算以及设备初步选型等应用功能,且运算结果准确。     

AP1000堆芯严重事故下安全壳辐射屏蔽的蒙特卡洛模拟

针对AP1000反应堆在堆芯严重事故下安全壳的辐射屏蔽问题,采用MCNP5程序,建立了精确的三维蒙特卡洛模型,模拟了堆芯熔毁的严重事故工况下安全壳对射线粒子的屏蔽情况。结果表明:即使在熔堆情况下AP1000反应堆安全壳对射线粒子的屏蔽效果仍然良好,从而在一定程度上验证了AP1000设计的可靠性。     

柴油机性能故障仿真及信息特征分析

介绍了柴油机性能故障的仿真模型和６２６０ Ｚ Ｃ柴油机１５ 种典型故障的仿真计算结果。通过对相同故障下热工参数的相对偏差分析和相同热工参数不同故障的绝对偏差分析,研究了热工参数对故障的敏感性和故障对热工参数的影响。对各种故障下热力参数的主成因分析,揭示了柴油机性能故障与热力参数之间的内在联系,提出了热力特征参量的优化选择方法和性能故障的分类方法,可以为人工神经网络的诊断应用提供训练学习样本。     

应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真

建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型,在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序,根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性,进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算,预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析,验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。     

系统参数对超临界水冷堆子通道熵产影响分析

利用流体力学计算软件CFX,采用结构化网格,研究系统参数如系统压力、热流密度以及质量流率对超临界水冷堆堆芯子通道内熵产行为的影响。湍流模型选择SSG雷诺应力模型,近壁面采用加强壁面处理方法。研究结果表明:系统压力对子通道熵产的影响有限,而热流密度和质量流率的影响则更为显著。随着热流密度的升高,传热对熵产的贡献增大,子通道内主流熵产增加;随着质量流率的升高,流体摩擦阻力对熵产的贡献增大,子通道内主流熵产减少。为了从热力学角度综合评估系统参数对主流熵产行为的影响,引入无量纲熵产数,进一步获得合理的热流密度和质量流率的系统参数设计方案,为超临界水冷反应堆的概念设计提供一定的理论指导。     

超临界水堆控制棒抽出三维瞬态分析

控制棒抽出瞬态是超临界水堆瞬态事件中最为危险的事件之一。通过求解三维中子时空动力学方程,并将时空动力学物理程序与热工程序进行耦合。对超临界水冷堆在非受控控制棒弹出条件下,进行相关参数分析。结果表明:该瞬态发生时,造成最大包壳温度和堆芯压力升高,均满足安全准则。     

被动式太阳房的通用模拟程序

设计了被动式太阳房的通用数值模拟程序ＦＸＤ－ＰＡＳＯＬ。该程序可直接用于直接受益式，Ｔｒｏｍｂｅ墙式，花格墙式被动太阳房以及它们的任意组合系统的瞬态热工性能模拟，灵敏度分析气象参数变化影响的分析、设计参数最佳化研究以及系统的性能评价等。     

CANDU6机组严重事故堆芯损伤状态评价方法

描述了一种评价CANDU6机组严重事故工况下堆芯损伤状态的方法。该方法不依赖于对冷却剂系统、反应堆厂房流体的取样分析结果,而是基于在线实时参数,能快速评价堆芯状态。同时给出了评价方法的具体实施思路,借助于信号分析技术,实时评价堆芯损伤状态。该方法可以作为CANDU6机组堆芯损伤状态评价的技术基础。     

热工状态给定的立式钢管空气预热器设计

讨论经济性要求对立式钢管空气预热器设计的影响,导出结构设计公式。算法通常用作锅炉系统热力设计计算的子过程。当热工状态可由锅炉设计参数直接确定时,本算法就是空气预热器设计计算全过程。