智能技术与反应堆结构设计的结合

各种智能技术和大数据技术在许多行业取得了突破性进展,并获得了良好的推广。但是人工智能大数据的相关技术还没有在反应堆结构设计,甚至一般的机械结构设计领域取得较好的应用,只是在智能机械制造以及机器人方面提供了大量案例供借鉴。我国反应堆结构设计手段在智能化方面仍然处于起步阶段,文章对智能技术有可能应用到反应堆结构设计中的包括结构设计、结构优化等几个方面,进行了探讨,分析了其发展前景,为反应堆结构设计智能化转型进步提供借鉴。     

热管冷却反应堆的兴起和发展

热管冷却反应堆采用固态反应堆设计理念，通过热管非能动方式导出堆芯热量。本文总结了热管冷却反应堆的概念初创、积极探索、重大突破的发展历程；分析了热管冷却反应堆的技术特点，包括固态属性、固有安全性高、运行特性简单、易于模块化与易扩展和运输特性良好等核心优势；归纳了热管冷却反应堆中热管性能、材料工艺、能量转换等技术现状，并提出热管冷却反应堆进一步发展将面临的材料、制造工艺、运行可维护性等挑战，从而明确了热管冷却反应堆未来的发展趋势，为革新型热管冷却反应堆技术的发展与应用提供良好的方向指引。总体而言，热管冷却反应堆在深空探测与推进、陆基核电源、深海潜航探索等场景中具有广阔的应用前景，有可能成为改变未来核动力格局的颠覆性技术之一。      

反应堆压力容器出口接管焊缝超声不可达区域计算仿真

基于反应堆压力容器出口接管焊缝的马鞍形特征,依据ASME和RSE-M规范的超声检查需求,建立出口接管马鞍形通用空间曲线方程组,推导主声束在接管左、右侧不可达区域的边界计算方程。采用Pro/E软件对不可达区域建模仿真,计算随机入射角的不可达体积占比值,其结果可对典型几何特征导致的接管超声不可达区域进行定量研究。     

相分离法在核电厂一回路溶解氢测定中的应用

文章建立了用相分离测定反应堆冷却水中溶解氢的方法,该方法以氮气作为载气,通过水样减压、氮气鼓泡,将反应堆冷却水中溶解氢转化到气相中,再用气相色谱测定,间接得出反应堆冷却水中溶解氢的浓度,适用于反应堆水样的分析。     

基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法

目前商用反应堆堆内采用的自给能探测器(Self-Powered Detector,SPD)可以实现堆芯中子通量分布的在线测量,但难以测量中子能谱。同时由于一些先进反应堆堆内服役环境更加恶劣,现有的堆内测量系统难以满足先进反应堆堆芯中子场在线测量的需求。本文提出了一种基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法,通过正向中子输运计算构建堆芯相邻截断面之间的能谱响应矩阵,实现反应堆堆芯中子场的反演计算。通过采用两个简化的反应堆模型进行验证,其中对压力容器处反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为14%,在外层燃料组件区域反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为11%,初步验证了本方法的可行性。     

高燃耗下裂变气体释放行为研究与程序校验

采用燃料棒性能分析程序COPERNIC，针对哈尔登（Halden）测试燃料组件 （IFA）519.9 DK 辐照试验燃料棒辐照试验进行了计算分析，研究了高燃耗下裂变气体释放行为，并与试验数据进行了对比验证。结果表明，在燃耗达到约100 GW?d/t(U)的辐照过程中，该程序对裂变气体释放率的预测值与试验测量结果符合较好；程序未精确预测芯块孔隙率在高燃耗“边缘结构”内的演化过程，但不影响其对燃料棒辐照综合性能分析的准确性和合理性。      

小型模块式反应堆螺旋管蒸汽发生器设计和热工水力分析

近年来，国际上一体化小型模块式反应堆发展飞速，我国也正在加速研制一体化小型模块式反应堆。本文针对15 MW的一体化小型模块式反应堆，设计一种螺旋管式蒸汽发生器，共12个蒸汽发生器组件均匀分布在反应堆堆芯围板外侧和压力容器内侧壁的环形空间中，每个组件含5层、25根螺旋管，整个蒸汽发生器共300根螺旋管。给出了蒸汽发生器的具体参数，分析了蒸汽发生器组件中换热系数、温度、温差和热流密度等沿管长的变化，并给出了螺旋管内流体的动力特性曲线。     

套管式直流蒸汽发生器汽轮机一体化控制策略

本文在分析套管式直流蒸汽发生器工作机理以及基本控制策略的基础上,提出了基于Min/Max切换规则的具有压力、水位保护回路的直流蒸汽发生器与汽轮机一体化控制策略。此种控制策略不但可以满足直流蒸汽发生器在正常工况运行时对于压力、水位的规定要求,保证出口蒸汽质量;还能够在汽轮机升降负荷变化速率过快时进行有效地保护控制,防止压力、水位超限事故的发生。本文提出的控制策略将有助于解决直流蒸汽发生器以及一体化反应堆的实际控制问题。     

基于FCM燃料的商业压水堆中子学分析

全陶瓷微封装(Fully Ceramic Microencapsulated,FCM)燃料是一种将三结构同向性型(Tri-structural isotropic,TRISO)燃料颗粒弥散于SiC基质的先进燃料,具有良好的包容裂变产物的能力,能有效地改善核燃料在严重事故下保持结构完整性的能力,有利于降低核电站发生大量放射性物质泄漏的风险,是耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)的主要研究方向之一。与传统UO_2陶瓷芯块燃料相比,FCM燃料的U装量较少,且燃料基体采用SiC,慢化能力较好,可能导致FCM燃料应用于商业压水堆时寿期初慢化剂温度系数为正,不能满足堆芯的固有安全性。本文以标准AFA3G 17×17栅格形式的UO_2-Zr合金燃料组件为参照对象,采用中核集团自主研发的NESTOR软件,分析了17×17和13×13两种栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组件的中子学特性,评价了由13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组成反应堆堆芯的总体物理特性。研究表明:含钆可燃毒物的13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)组件可满足欠慢化要求,13×13栅格形式的FCM燃料(UN核芯)用于大型商业压水堆堆芯的慢化剂温度系数可以为负,首循环堆芯可达到与参照堆芯接近的燃耗深度与循环长度,能初步满足商业压水堆堆芯的固有安全性和经济性的要求。     

高温气冷堆舱室抗商用飞机撞击的耦合数值分析

本文建立了大型商用飞机撞击典型高温气冷堆核电站反应堆舱室的非线性有限元模型，计算中混凝土舱室直接采用工程用钢筋混凝土的损伤塑性本构模型，飞机结构采用Johnson-Cook本构模型。对飞机高速撞击高温气冷堆核电站反应堆舱室非线性撞击过程进行模拟计算，得出正面和侧面撞击条件下的撞击载荷曲线、撞击位移云图、反应堆舱室混凝土破坏情况等结果。评估表明，反应堆舱室结构在撞击条件下的整体损伤微小，可为保护内部关键设备提供重要的屏障功能。