10 MW高温气冷实验堆吸收球停堆系统设备热态试验

碳化硼吸收球停堆系统是10 MW高温气冷实验堆的第二停堆系统,其功能是,在控制棒失效时,吸收球落入反射层的吸收球孔道,以达到紧急停堆的目的.介绍了在堆外、空气介质、150 ℃工作温度条件下,对吸收球传动机构设备进行的热态考验、传动试验和落球试验.结果表明,吸收球停堆系统7套设备均达到了传动机构工作正常、落球时间在3 min之内、球位指示正确等设计要求.7套设备安装到10 MW高温气冷实验堆上之后,在堆上进行了氦气介质下的热态落球试验,其结果达到设计规范的要求.     

10 MW高温气冷实验堆硼吸收球停堆系统气力输送模拟试验研究

吸收球停堆系统是10MW高温气冷实验堆(HTR-10)的第二停堆系统,于紧急事故停堆之后、重新开堆之前投入运行,利用负压输送过程将在紧急停堆时进入反应堆堆芯落球孔道内的中子吸收球输送到位于堆顶的贮球罐内,实现正常开堆或反应堆再临界。运用气力输送的密相输送理论,对回路各部件和各管段的气固两相流阻力进行计算,并在1：1模拟试验台架上,以空气和氦气为载体,真实硼吸收球为物料,进行了气力输送试验研究。试验数据与理论分析相符合,吸收球第二停堆系统的气力输送功能满足HTR-10工程的技术要求。     

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。     

吸收球停堆系统驱动装置螺栓抗震初步分析

吸收球停堆系统在高温气冷堆中起到相当重要的反应性控制和调节作用。而驱动装置是吸收球停堆系统中控制吸收球下落的关键运动部件。高约5m、呈细长结构的吸收球停堆系统驱动装置通过贮球罐底座与金属堆内构件的上支承板安装面相连。吸收球停堆系统贮球罐和驱动机构均为抗震Ⅰ级设备,故驱动装置连接螺栓的抗震校核计算是非常重要的。在本文中,通过将复杂的驱动装置简化为3段变截面结构,分析结构的超静定问题,对驱动装置内贮球罐底部与顶部的螺栓进行了校核计算。计算结果表明:贮球罐底部与顶部螺栓均在抗拉强度的安全范围内,同时给出了驱动机构薄弱处的支承力。     

气力输送在10MW高温气冷实验堆吸收球停堆系统中的应用

吸收球停堆系统是10MW高温气冷实验堆（HTR－10）的第二停堆系统,本系统利用负压输送过程,将在紧急停堆时进入堆芯反射层孔道内的B4C小球输送到位于堆顶的贮球罐内,实现正常开堆或反应堆再临界。气力输送技术应用于反应堆工程是一种新的尝试与探索,由此带来了一一些新的课题有待进一步的理论和实验研究。本文运用密相输送理论计算了气力输送过程中氦气与B4C球的气固两相流阻力,并对该系统的最大可信故障进行了理论分析,为该系统的参数设计及设备选型提供了理论依据。     

HTR-10硼吸收球停堆控制系统调试

介绍了10MW高温气冷实验堆吸收球停堆控制系统的设计原则和调试过程，试验证明，在不同运行工况下该系统能实现设计功能，从而保证了反应堆运行的安全性和可靠性。     

高温气冷堆吸收球压碎力模型的计算与研究

吸收球停堆系统是10 MW高温气冷堆的第二停堆系统。吸收球为含25%B₄C的石墨小球,B₄C弥散分布在石墨基体上。压碎力是吸收球的一重要性能指标,与球直径密切相关。采用石墨球模拟高温气冷堆吸收球,研究了石墨球直径和密度对压碎力的影响规律。选用3种不同密度的石墨,加工成5种不同直径的小球,进行压碎实验。研究结果表明：球的压碎力与直径的平方成正比;直径一定时,石墨球的密度越大,压碎力越大。提高石墨球的密度是提高压碎力的有效途径。     

球床先进高温堆堆芯设计研究

研究发现,排空熔盐、向冷却剂中注入毒物均可作为球床先进高温堆第二套停堆系统的辅助系统,但相比向堆芯注入毒物熔盐,排空熔盐对堆芯影响更小,更利于工程实现;相比一次装料方案,分批次燃料装载方案可保证寿期内堆芯剩余反应性较小,易控制,但使得堆芯运行也较复杂;一次装料方案中,要使第二套停堆系统具有足够的快速停堆裕量,不能通过减小堆芯活性区装料高度实现,但可以通过增加第二套停堆系统控制棒的根数实现。本文提出了球床先进高温堆优选堆芯设计方案,该方案使球床先进高温堆的燃耗寿期可达100等效满功率天,第一套停堆系统、第二套停堆系统的冷停堆深度均满足设计要求。     

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.     

球床式高温气冷堆的余热不确定性分析

反应堆在停堆后相当长时间内仍具有较高的剩余发热是核电站的重要特性,也是核电站安全分析的关键。因此,对反应堆余热及其不确定性进行分析,对于合理设计余热排出系统、研究论证燃料元件在事故后的安全特性等均具有重要意义。本工作结合德国针对球床式高温气冷堆制定的余热计算标准,介绍了球床式高温气冷堆剩余发热及其不确定性的计算方法,并结合200 MWe球床模块式高温气冷堆示范工程（HTR-PM）的初步物理设计,对长期运行在满功率平衡堆芯状态下的反应堆停堆后的余热及其不确定性进行了计算分析,为进一步的事故分析提供依据。     

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.     

钠冷快堆熔断式非能动停堆系统方案设计

为保证和增强池式快堆的安全性，通过对比分析现有的非能动停堆装置，基于将某些合金在特定温度下拉伸强度发生突变的特性作为钠冷快堆非能动停堆的触发条件，提出了一种钠冷快堆熔断式非能动停堆系统的设计概念，能在发生无保护超功率事故或无保护失流事故的情况下引入负反应性。针对中国实验快堆(CEFR)的设计完成了熔断式非能动停堆系统的方案设计论证，并利用分析程序DYN4G对这一非能动停堆系统在CEFR无保护事故下的响应情况进行了模拟计算，由此得到了其组件设计的关键参数。分析结果表明，通过合理设计，在发生无保护事故时，熔断式非能动停堆系统能有效降低事故情况下的堆芯燃料组件及冷却剂的温度，进一步提高了钠冷快堆应对严重事故的能力。     

高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置可行性分析

非能动停堆系统是事故工况下核能系统的重要安全保障。为保证和增强钍基熔盐堆核能系统的安全性,通过对比分析现有的非能动停堆装置,本文提出了钍基熔盐堆高温剪断式触发吸收球非能动停堆装置。利用Inconel 625合金在650-700°C力学特性发生陡降的特点,对高温剪断式触发结构——薄壁挡板进行设计,并通过Abaqus软件对其二维结构在事故工况下不同温度时的响应状态进行稳态、瞬态断裂模拟。模拟结果表明,当设定温度超过650°C且持续升高时,薄壁挡板会在4-10 s内发生断裂;在非事故工况下,若温度异常升高到670°C后随即降低时,薄壁挡板不会发生断裂。因此,在紧急事故工况时,设计的高温剪断式触发结构能够可靠剪断,确保第二停堆系统非能动触发,进一步提高钍基熔盐堆的安全性。     

10MWt固态燃料熔盐堆控制棒失控抽出事故分析

钍基熔盐堆核能系统项目是中科院先导科技专项之一,其战略性目标是研发第四代熔盐冷却裂变反应堆核能系统。基于10 MWt固态燃料熔盐堆的系统设计,开发了适用于球床式反应堆系统的安全分析软件,并以高温气冷堆为对象对程序计算结果的准确性进行了验证。基于该软件程序,对固态燃料球床堆(Thorium Molten Salt Reactor-Solid Fuel,TMSR-SF)控制棒失控抽出事故进行了分析计算,研究了不同停堆限值及各停堆信号对事故的影响。计算结果表明,超功率停堆限值越高,出口温度限值越大,信号延迟时间越长,反应堆停堆越晚,堆芯功率和燃料最高温度越高。在TMSR-SF控制棒失控抽出事故下,燃料最高温度不超过860°C,远低于1 600°C的熔化温度限值。     

医用同位素生产堆应急停堆系统设计研究

医用同位素生产反应堆(MIPR)以硝酸铀酰（或硫酸铀酰）水溶液为核燃料，主要生产医用同位素⁹⁹Mo和¹³¹I。反应堆的安全性是需要关注的重要问题。当发生一次冷却水泵故障、误提棒、气回路氢氧复合能力丧失等事故而未能紧急停堆的情况下，由应急停堆系统实现反应堆停堆。本文介绍了应急停堆系统的设计原理及运行方式，并分析了“正压卸料”和“负压卸料”停堆方式应急停堆瞬态过程。结果表明，“正压卸料”应急停堆可在150 s内完成燃料的完全排出；“负压卸料”应急停堆可在700 s内完成燃料的完全排出。“正压卸料”的燃料排出速度比“负压卸料”快，该研究结果可对反应堆临界安全分析提供输入数据。     

停堆余热冷却系统-化学容积控制系统热工水力特性分析

广东大亚湾核电站１号机组在维修或冷停堆换料期间，停堆余热冷却系统的化学容积控制系统净化流量严重不足，远远低于设计要求。而该净化流量在电站维修或冷停期间起着非常大的作用，改进停堆余热冷却系统，提高化学容积控制系统净化流量成了当务之急。为了确保改进后的停堆余热冷却系统－化学容积控制系统能提供满足系统手册要求的净化流量，本文用ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ３程序计算分析了大亚湾核电站１号机组停堆余热冷却系统－化学     

高温堆停堆落球装置吸收球下落特性分析

对高温气冷堆停堆落球装置中的吸收球下落特性进行研究。采用与实际吸收球等直径(φ6 mm)的玻璃球,以及与实际堆芯吸收球下落孔道等内径(φ60 mm)的有机玻璃管落球装置,进行空气环境中玻璃球的重力下落试验。孔口颗粒重力下落质量流率的经验公式Beverloo公式与本次试验结果符合较好,偏差在4%～12%。实测玻璃球在有机玻璃贮球罐中的安息角约为23。试验结果表明:就目前所设计的带有锥形漏斗的贮球罐,对应于中心孔口垂直上方的玻璃球首先开始流动,然后周围的颗粒不断向孔口中心补充,玻璃球面逐渐下降,玻璃球在贮球罐内下落顺畅。     

秦山第三核电有限公司停堆参数监测系统设计与应用

介绍了秦山第三核电有限公司停堆参数监测系统的设计、调试和应用的情况。阐述了利用DCS技术实现核电站停堆参数的监测,并实现了各停堆参数的采集、实时传送、存储、报警、查询等功能。停堆参数监测系统的应用大大改进了核电站的状态监控能力和瞬态分析能力,提高了核电厂的安全性和经济性。     

高温气冷堆模拟机中控制棒和吸收球等效方法研究

作为调节功率以及启停堆的重要手段的控制棒和吸收球是模拟机模型中不可忽略的一部分。控制棒和吸收球的运动是连续的,在模拟控制棒和吸收球的过程中,控制棒或吸收球有可能不能完全填充1个网格,若网格细化,则会增加计算时间,使计算速度达不到模拟机的要求。本文提出利用吸收等效的方法,通过改变控制棒和吸收球所在位置的网格的宏观截面,模拟控制棒在不同位置对于堆芯状态的影响。与设计结果进行比较可知,使用等效的宏观截面计算的控制棒和吸收球价值与简化前的价值基本吻合,说明吸收等效方法用于模拟机中的控制系统是可行有效的。     

医用同位素生产堆应急停堆系统设计研究

医用同位素生产反应堆(MIPR)以硝酸铀酰(或硫酸铀酰)水溶液为核燃料,主要生产医用同位素~(99)Mo和~(131)I。反应堆的安全性是需要关注的重要问题。当发生一次冷却水泵故障、误提棒、气回路氢氧复合能力丧失等事故而未能紧急停堆的情况下,由应急停堆系统实现反应堆停堆。本文介绍了应急停堆系统的设计原理及运行方式,并分析了"正压卸料"和"负压卸料"停堆方式应急停堆瞬态过程。结果表明,"正压卸料"应急停堆可在150 s内完成燃料的完全排出;"负压卸料"应急停堆可在700 s内完成燃料的完全排出。"正压卸料"的燃料排出速度比"负压卸料"快,该研究结果可对反应堆临界安全分析提供输入数据。