含缺陷Inconel 690蒸汽发生器传热管的强度及堵管准则研究

针对缺陷对传热管强度的影响以及传热管判废准则问题展开研究,研制了适用于小管径蒸汽发生器传热管极限载荷及爆破压测试的实验装置,对含体积型缺陷及面型缺陷的Inconel 690蒸汽发生器传热管进行了实验研究,并采用有限元法对极限载荷及爆破压进行了估算.在此基础上,研究了传热管的堵管准则,提出了两级评定方法.该评定方法可根据缺陷的深度、轴向及环向长度来综合评价.     

蒸汽发生器传热管堵头有效性分析

蒸汽发生器传热管是核电厂—回路压力边界的薄弱环节,传热管的完整性直接影响到整个一次侧的安全。当传热管出现裂纹、腐蚀或磨损等缺陷时,在评定确认可能会发生一次侧流体进入二次侧情况下,需要对传热管进行堵管。利用有限元法对某蒸汽发生器传热管的滚压堵头进行分析评定,模拟计算在堵管时以及堵管后堵头、传热管接触力情况,通过计算及分析确认堵头在极限运行工况的有效性,计算显示此堵头满足强度要求。     

传热管泄漏对蒸汽发生器动态特性的影响

以大亚湾核电站蒸汽发生器为研究对象,建立了基于漂移流理论的蒸汽发生器一维动态数学模型及传热管泄漏模型,并进行了蒸汽发生器不同工况下的稳态仿真。在验证所建立漂移流模型和传热管泄漏模型的基础上,研究了不同工况下传热管泄漏位置及泄漏流量对蒸汽发生器关键参数的影响。研究结果表明,所建立的漂移流模型和传热管泄漏模型能准确反映不同泄漏情况下蒸汽发生器质量含汽率及蒸汽压力等关键参数的变化规律,泄漏发生在热端沸腾段入口处时各参数变化最显著,泄漏量为冷却剂流量的5%时出口质量含汽率由0.261降到0.163。基于漂移流理论传热管泄漏对蒸汽发生器动态特性影响的成功预测,为蒸汽发生器传热管泄漏事故的监测与防范措施的制定提供一定参考。     

“华龙一号”SGTR事故最大蒸汽排放量计算分析的独立验证

采用合理的方法和假设对"华龙一号"蒸汽发生器传热管破裂事故时最大蒸汽排放量进行计算分析,并将最大蒸汽排放量独立验证计算结果与初步安全分析的计算结果进行了对比分析,二者的相对误差为2%,计算结果基本一致。结果表明蒸汽发生器传热管破裂事故最大蒸汽排放量的安全分析计算结果是合理的,用于蒸汽发生器传热管破裂事故放射性分析是可行的。     

蒸汽发生器传热管磨损涡流检测数据分析及仿真模拟

研究蒸汽发生器传热管支撑结构处磨损的涡流检测并讨论三角形磨损及四边形磨损的涡流数据分析方法,同时应用涡流数据分析方法及模型计算对磨损的深度、长度、位置及体积损失量进行测量或计算,最后利用CIVA仿真平台对3种不同伤深的磨损进行仿真模拟研究。结果表明,涡流信号对支撑结构处的磨损形态有较好的指示。即可通过低频绝对通道混频Lissajous图的Y轴分量判断磨损的具体形态;在此基础上通过建立的计算模型并结合数据分析,计算磨损缺陷的体积损失量。CIVA仿真模拟结果与实际检测数据相符,当缺陷为规则、标准的人工缺陷时,模拟数据的幅值-伤深曲线为线性方程。     

TA16传热管的断裂韧度测试方法研究

近年来，以蒸汽发生器传热管为代表的小尺寸管材的断裂韧度评价方法受到了日益关注。本文设计了一种可用于TA16传热管断裂韧性测试的含径向裂纹C形试样，基于弹塑性有限元分析获得试样的应力强度因子K和J积分的计算式。采用规则化法完成了TA16传热管的断裂韧度试验，试验结果表明，不同试样得到的J阻力曲线和条件启裂韧度J_Q的分散性均较小，J_Q均值为32.875 MPa•mm，标准差为1.377 MPa•mm。     

压力诱发SGTR的概率计算方法探讨

诱发蒸汽发生器传热管破裂现象对核电厂堆芯损伤和放射性早期大量释放风险有非常大的影响。准确地对诱发蒸汽发生器传热管断裂概率进行计算和定值对正确认知核电厂的核安全风险非常重要。文章调研了已有压力诱发蒸汽发生器传热管破裂概率的取值计算方法,通过对不同取值计算方法的对比分析,结合国内实际情况,提出了一套较为合理可行的压力诱发蒸汽发生器传热管破裂概率的计算方法。文章推荐的诱发蒸汽发生器传热管破裂数据采集和分析计算方法为后续国内核电厂概率安全分析应用和安全监管提供了参考。     

氦检漏技术在核电站蒸发器传热管密封性试验中的应用

蒸汽发生器传热管氦检漏技术,是20世纪80年代法国电力公司(EDF)开发的一种用于检测蒸汽发生器传热管密封性能的新技术,目前该技术已应用于EDF旗下核电站的蒸汽发生器。但是国内某核电站所用的60F型蒸汽发生器在结构上存在差异,本文以该型蒸汽发生器实施的氦检漏试验为例,简要介绍了蒸汽发生器氦检漏的工作原理和步骤、详细描述了该型蒸汽发生器结构上的差异,以及试验过程中出现的问题;总结提炼了相应的解决方法,为同型蒸汽发生器传热管密封性试验提供了经验。     

AP1000及CAP1400蒸汽发生器管板钻孔缺陷研究

在核电蒸汽发生器管板钻孔过程中,不可避免地会出现少量的偏差或缺陷,管板管孔产生的偏差或缺陷直接影响传热管与管板的穿管和胀管。结合目前已经完成和正在完成中的AP1000及CAP1400的蒸汽发生器管板钻孔情况,从理论上分析造成管板管孔缺陷的原因缺陷的形式,通过工艺试验验证管孔缺陷的处理及胀管。针对不同的管孔缺陷,采用管板结构完整性的分析计算和模拟管孔缺陷胀接试验,形成AP1000及CAP1400蒸汽发生器管板钻孔缺陷的处理工艺。     

基于流热固耦合的核电蒸汽发生器传热管热应力数值模拟

以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,基于相似模化原理建立了蒸汽发生器简化物理模型。采用两流体模型及热弹性力学基本关系式分别描述气液两相流沸腾相变过程和热应力变化规律。利用CFX对一、二回路侧流体流动传热及与传热管的耦合换热过程进行了数值模拟,并在ANSYS WORKBENCH中实现了流体温度场载荷向结构的传递,进而对传热管进行稳态热分析和热应力分析。计算结果表明：二回路出口质量含汽率为24.5%,冷却剂出口温度为296.2 ℃,均与大亚湾蒸汽发生器实际运行参数相符;传热管热应力与其壁面温差分布一致,且沿壁厚方向先减小后增大,并存在中性层,传热管最大热应力为54.5 MPa。研究结果为蒸汽发生器的优化设计及安全运行提供了一定的理论支撑。     

蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的动力学响应研究

泵致脉动压力是核电站中引起主设备部件疲劳失效的主要原因之一。本文建立了蒸汽发生器传热管的泵致脉动压力载荷表达式，并建立不同弯曲半径的传热管有限元模型，对蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的动力学响应进行了研究。结果表明：34、64、94、114、124、144排传热管附近的频率、振型对泵致脉动压力最为敏感；包络泵致脉动压力作用下，最大应力出现在32排传热管上；传热管在泵致脉动压力载荷作用下，泵致脉动压力载荷的轴频频率对结构响应的贡献最大。本文分析结果为蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的磨损分析提供了参考。     

外来物对蒸汽发生器传热管微动磨损的分析研究

以蒸汽发生器传热管固定不动为前提,研究管板表面外来物由于流体绕流引起的振动或运动造成的传热管微动磨损.分析过程中选取一种典型的外来物形状和位置作为分析对象,以Archard计算模型为基础,借助瞬态动力学分析方法,对外来物造成传热管的微动磨损进行了分析研究.结果表明,质量不大且一端固定的外来物在周期性的脉动载荷下对传热管...     

蒸汽发生器传热管动态特性研究

蒸汽发生器(SG)传热管束受二次侧横向流动流体的激励而产生的振动,是引起SG传热管失效的主要原因之一,传热管的固有频率和振型是进行流致振动响应分析评价的关键因素。采用理论分析与试验相结合的方式对ZH-65型SG的传热管开展动态特性研究,获得了传热管的固有频率和振型。试验值和计算值的相对偏差在8%以内。     

蒸汽发生器传热管弯管区最小间隙分析

在蒸汽发生器传热管的制造、穿管等环节中,有可能出现传热管弯管区局部区域的变形,导致传热管弯管区间隙过小甚至接触。依据传热管的设计原则,以CPR1000蒸汽发生器(55/19B型)传热管弯管区为例,通过流致振动分析、磨损分析、蒸干评估以及应力分析,对传热管弯管区间隙进行分析及评估。分析结果表明,传热管弯管区最小间隙应大于其湍流振幅,以避免弯管区发生不可接受的流致振动、磨损、蒸干等问题,设计过程中须考虑足够的安全裕量。     

基于声发射技术的蒸汽发生器传热管点腐蚀研究

蒸汽发生器传热管的腐蚀是影响核动力装置安全运行的重要问题之一,传热管的腐蚀以点腐蚀的危害最为常见。利用声发射仪器,对蒸汽发生器传热管进行腐蚀实验时的信号进行采集和分析,并对腐蚀点进行了准确定位。实验结果表明,传热管的点腐蚀经历3个阶段:发展期、平稳期和迅速发展期。声发射技术能比其它任何无损检测方法更早地发现传热管腐蚀损伤,可对蒸汽发生器的安全和运行情况进行在线实时监测,具有重要的意义。     

蒸汽发生器二次侧汽液两相流数值模拟

以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,在相似原理的指导下,建立了蒸汽发生器“单元管”三维物理模型,采用Particle模型和热力学相变模型,并基于CFX软件实现了蒸汽发生器二回路侧两相流流动与沸腾换热特性数值模拟。计算结果表明：满负荷运行时,沿传热管高度升高,蒸汽发生器的传热系数及截面含汽率均呈上升趋势,其平均传热系数的数值模拟结果与Rohsenow经验关联式计算结果间的误差为8.4%,出口质量含汽率与大亚湾核电站实际运行参数相符。热相变模型在蒸汽发生器两相流数值模拟中的成功应用,可为蒸汽发生器热工水力的准确分析提供参考。     

基于时间序列神经网络的蒸汽发生器传热管泄漏程度诊断研究

针对蒸汽发生器U形传热管泄漏，本文提出了一种基于时间序列神经网络对蒸汽发生器传热管泄漏程度进行诊断研究的方法。首先，对核电厂蒸汽发生器U型传热管泄漏进行机理分析，构建其数学模型，提取其泄漏的直接特征参数，再依据Fisher得分法，提取其间接特征参数；其次，通过滑动时间窗口法从预处理后的时间序列数据中生成数据样本，作为时间序列神经网络的输入，并以蒸汽发生器U形传热管泄漏程度信息为标注，基于反向传播（BP）算法对五层神经网络系统进行训练，得到蒸汽发生器U形传热管泄漏的时间序列神经网络模型；最后，模拟核电厂运行过程蒸汽发生器U形传热管泄漏时的时间序列测试数据。仿真结果表明，时间序列神经网络对演变事件的处理具有较好的有效性和较高的泛化能力，对故障程度的诊断研究具有参考价值。      

蒸汽发生器传热管氦检漏定量定位技术分析及验证

蒸汽发生器传热管氦检漏是核电厂蒸汽发生器重要检查项目。本文针对蒸汽发生器传热管氦检漏漏点定量定位分析提出了一套算法理论,并通过试验平台进行试验,验证了算法的准确性,为漏点分析提供了可靠的理论依据。     

10MW高温堆热启动时蒸汽发生器管板焊缝处疲劳分析

10MW高温气冷堆事故停堆后短时间内热启动能使反应堆快速提升功率．从而节省大量的启动时问．但是热启动时,蒸汽发生器联箱仍保持较高温度．大约在430℃左右,而二回路给水温度只有100℃,如此大的温差必将在蒸汽发生器的传热管与管板的焊接处产生很大的热应力,容易引起疲劳损伤通过合理保守的简化,分析10MW蒸汽发生器管板和传热管的温差,从而进行应力计算和疲劳评价。     

蒸汽发生器传热管的微动磨损损伤及预测模型

蒸汽发生器是核电厂中能量转换的关键装备,内部高速流经的高温、高压流体引起传热管流激振动,造成传热管微动磨损损伤,严重时发生管道破裂。文章介绍了传热管典型的微动磨损失效案例,相应的模拟实验研究结果,以及机械磨损与冲蚀-腐蚀共同作用的损伤机制。采用工作率模型可对传热管的磨损失效进行合理的寿命预测评估,该预测模型已经在核电厂安全评估方面应用。