含缺陷承压管道裂纹扩展计算及程序开发

通过对某核电厂承压设备在役检查发现缺陷后的处理计算,阐述了基于线弹性断裂力学机理的裂纹扩展的计算分析和评定方法,计算方法中考虑了缺陷深度和长度的耦合作用。并在此基础上,运用Visual C++语言,开发裂纹扩展计算程序。程序内全面考虑了反应堆冷却剂系统(RCS)一次侧设计瞬态、反应堆冷却剂系统二次侧设计瞬态的交变载荷及缺陷初始形状、方位分类等问题,适用范围广泛。本文的计算方法及评定方法为电厂管道在役检修和能否继续运行提供重要依据。     

LBB裂纹稳定性分析方法研究

破前漏（LBB）分析是一种先进的管道分析评价技术,其关键技术是裂纹的稳定性分析,决定着LBB技术的可用性。本文从核级管道的失效模式出发研究了LBB分析的裂纹稳定性分析问题,并探讨了修正J积分撕裂模量汇交方法(J-T方法)、修正极限载荷分析法以及两倍弹性斜率法的优缺点和适用范围,最后通过工程算例对不同分析方法进行检验,其结论可为我国核电站管道的LBB设计提供参考。     

LBB设计中管道贯穿裂纹张开位移及泄漏率计算研究

在核电站管道破前漏设计(LBB)过程中,需要对管道的关注部位假设一个贯穿裂纹,然后计算该裂纹在正常运行工况下的裂纹张开位移(COD)以及流体泄漏率,从而验证管道LBB设计准则的适应性。本文介绍了COD以及泄漏率计算的意义,然后探讨了各种计算方法的优缺点和发展方向,最后给出了自主开发程序的验证算例。文中讨论的问题可为LBB技术在我国核电厂中的应用提供参考。     

非中心穿透裂纹对LBB技术应用的影响分析

随着LBB技术的发展和应用推广,可运用详细的裂纹扩展分析技术,通过周密的分析论证,以证明带缺陷管系在使用寿期内同样能够满足SRP3.6.3中关于LBB技术应用的、与泄漏探测能力、裂纹稳定性和载荷相关的裕量要求。在这种前提下,一些额外的分析就必不可少。其中之一即为需要考虑载荷对称中心与裂纹对称中心不重合情况,即所谓的非中心裂纹,对LBB技术应用的影响。本文以压水堆核电厂中DN150、DN350和DN550管径的核1级高能管道中非中心裂纹为研究对象,先从偏心角度对裂纹张开面积的分析着手,进而研究其对泄漏率分析与裂纹稳定性分析的影响,并对非中心裂纹对LBB技术应用的影响做了综合性的分析总结,为今后含缺陷管道应用LBB技术的分析提供参考与借鉴。     

LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究

管道裂纹泄漏率计算是破前漏（LBB）分析中的关键技术,采用与有效软件进行对比和与实验结果进行对比的方式,对国内自主研发的泄漏率计算软件PICLES进行验证研究。与已有成熟工程应用的国际同类软件（PICEP和SI-PICEP）对比,PICLES与其计算结果相差较小;与管道裂纹泄漏率实验结果对比,PICLES计算出的泄漏率与其相差?80.23%~?43.79%,PICLES计算的泄漏裂纹长度与实测裂纹长度相差21.84%~79.07%,说明将PICLES用于过冷水管道LBB分析具有较高的保守性。因此,PICLES可用于实际工程中的LBB分析。      

核反应堆管道LBB设计关键软件研发

破前漏(LBB)设计是三代核电技术的重要技术特征之一,但国内直到现在也没有受认可的LBB设计专用程序,开发出受认可的LBB设计程序具有重要意义。简单介绍LBB设计中断裂力学分析、裂纹张开位移分析以及泄漏率计算的技术背景以及我国相关关键程序的研发。算例验证结果表明,自主开发的程序具有较高的精度,进一步完善和验证后可以应用于实际工程。     

管道穿透裂纹泄漏率计算程序

穿透裂纹泄漏率计算程序是为了计算管道发生微小穿透裂纹时管内流体向外泄漏的临界流量而专门编制的程序采用的基本数学模型是由Abdollahian和Chexal修正过的Henry的两相临界流模型．该模型适合于计算流道长度与流道直径之比大于12的长管泄漏.     

动态载荷下奥氏体不锈钢管道LBB环向贯穿裂纹稳定性实验及理论分析方法研究

管道环向贯穿裂纹是否稳定是评判管道是否满足破前漏（LBB）设计准则的标准之一,为确保LBB技术安全可靠,对管道环向贯穿裂纹在动态载荷下的稳定性进行实验研究。采用水平冲击机对含环向贯穿裂纹的管道依次进行加载速度为1.22、2、3、4 m/s的高温不带运行压力的冲击实验,以获得各应变率下的实验极限载荷值,并与工程理论分析计算结果进行比较。分析表明:奥氏体不锈钢管道环向贯穿裂纹在动态载荷下的失效模式为塑性失稳;经实验验证,在工程中对承受动态载荷的奥氏体不锈钢管道进行LBB分析时,采用美国核管会标准审查大纲3.6.3破前漏评估程序（SRP 3.6.3）中的极限载荷理论分析方法具有较高的工程安全性,若同时选用准静态下的材料力学性能,则工程安全性更高。      

稳压器接管安全端堆焊结构裂纹扩展计算分析

针对核电厂稳压器接管安全端堆焊设计结构,按照稳压器设计载荷,对假设的安全端焊接区域的裂纹开展疲劳和应力腐蚀引起的裂纹扩展分析,获得裂纹扩展尺寸,并进行安全评估,结果表明,异种金属焊缝区域在周期末的最大环向裂纹深度扩展量为0.4×10~(-3) mm,最大轴向裂纹深度扩展量为23.6×10~(-3) mm;不锈钢焊缝区域在周期末的最大环向裂纹深度扩展量为12.4×10~(-3) mm,最大轴向裂纹深度扩展量为0,裂纹扩展量均满足堆焊设计要求,为稳压器接管安全端堆焊结构设计和评定提供参考。     

LBB分析中管道裂缝泄漏率的计算

简要地介绍了在ＬＢＢ分析中欠热或饱和液体在裂缝流道的一般排放特性，给出了考虑不平衡流动特性的求解泄漏率的基本方程组，并对商用３００ＭＷ核电站主管道热段作了泄漏率的实例计算，结果表明，在主管道中应用ＬＢＢ分析技术是可行的。     

穿透裂纹临界泄漏率分析程序的研制与验证

建立考虑裂纹形态参数影响的周向穿透裂纹临界泄漏率的计算模型,以此为基础编制计算程序PC-Leakflow2。介绍程序的计算流程及求解方法,对影响裂纹临界泄漏率的各个输入参数进行敏感性分析,用文献中的临界泄漏率试验数据对PC-Leakflow2程序的计算结果进行验证。用PC-Leakflow2程序和经典的临界流模型对相同的例题进行计算,计算结果表明:临界泄漏率的大小受裂纹形态参数的影响较强;经典的临界流模型会显著地高估紧密裂纹的临界泄漏率。     

矩形薄壁堰板溢流稳定性数值计算程序开发

本文建立了流体溢流时矩形薄壁堰板流固耦合计算模型,编制了数值计算程序。在相同条件下,利用程序计算了静水压差下堰板形变及溢流高度,与商用软件计算结果符合较好,验证了程序的正确性。应用程序计算了液位差、杨氏弹性模量及入口流量对溢流情况下薄壁堰板稳定性的影响。编制的FSCP-FP程序设置简便、计算速度快,可用于流体溢流时矩形薄壁堰板稳定性的快速判断。     

裂变产物活度计算通用程序开发

按照衰变规律,推导了裂变产物活度计算的通用公式。以PowerBuilder 10.0为工具,建立了裂变产物的独立产额、衰变路径和衰变信息数据库,开发了一用于计算裂变产物活度的通用程序。利用该程序计算了8种气体裂变产物的原子核数随时间的变化,结果与文献数据基本一致。本程序为与核裂变相关的裂变产物预先评估提供了一个便利的工具。     

新概念熔盐堆物理计算方法研究及程序设计

考虑新概念熔盐堆燃料盐的流动特性,从基本的粒子守恒方程出发,推导了熔盐堆的中子动力学模型,并采用数值方法对3种工况下熔盐堆的临界问题进行计算,考察流动对有效增殖系数、快中子分布、热中子分布及缓发中子先驱核分布的影响。结果表明：质量流量对有效增殖系数的影响很小,对热中子分布的影响比对快中子分布的影响大,而质量流量越大,缓发中子先驱核移出堆芯的比率也越大。     

含环向贯穿裂纹管道断裂力学工程方法影响函数的计算研究

为拓宽美国电力研究所(EPRI)工程方法的应用范围,本文通过一系列三维弹性、弹塑性断裂力学有限元分析,计算了含裂纹管道的裂纹张开位移(COD);基于有限元COD结果研究了EPRI方法中的关键影响甬数h2,并详细阐述了拉-弯组合载荷情况下h2的计算方法.为了验证该方法,将计算的h2值与EPRI已有的h2值进行比较;将基于计算的h2值所求得的COD结果与管道裂纹评定程序(PICEP)中工程实例的COD结果进行比较.结果表明,计算的h2值、COD结果均与参考值吻合良好,证明了本文h2值计算方法的正确性.     

直流电压降法测量核电结构材料在空气中的疲劳裂纹扩展速率

介绍了直流电压降（DCPD）方法测量材料裂纹扩展的原理,并采用DCPD方法测量了反应堆典型结构材料在空气中的疲劳裂纹扩展速率（CGR）,分析了载荷、频率和载荷比（R＝K_max/K_min, K为应力强度因子）对疲劳裂纹扩展速率的影响。实验结果表明,材料的硬度与疲劳裂纹扩展速率有密切关系,即材料硬度越高,裂纹扩展速率越高。