200MW核供热堆控制棒水力驱动系统安全特性

２００ＭＷ核供热堆采用控制棒水力驱动系统作为控制棒驱动机构。该系统是以非能动系统为基础设计的，并实现了传动、导向一体化。通过时系统自身固有安全特性及设计安全特性、失压事故下控制棒不发生弹棒的机理以及系统引水管破断冷印剂总丧失量不会导致堆芯裸露的计算结果的分析，表明该系统具有良好的安全特性，在任何失效事故下都能保证反应堆的安全停堆，为具有固有安全特点的２００ＭＷ核供热堆提供了重要的技术支持。     

熔盐堆非安全级电源向安全级仪控系统供电的设计评估

中科院上海应用物理研究所设计的熔盐堆是具有固有安全性的第四代反应堆。该堆的设计具有一些特点,比如,其保护系统为安全级,而向其供电的电源系统为非安全级。为了评价该设计的合理性,本文从反应堆固有的安全特性、保护系统和电源系统设计特性出发,对交流电源的可靠性、不间断电源的故障特性、保护系统的传感器(包括核测系统)电源特性、保护系统柜的电源特性、停堆断路器柜和手动驱动特性以及假定保护失效的后果进行分析。分析表明,该设计满足安全要求。对于按失电安全、无自动触发的失电安全动作设计的二类研究堆,照搬小型核电厂仪控系统的辅助支持系统的要求来审评是不合适的,过高的要求难以带来明显的安全收益。     

中国先进研究堆运行人员培训系列教材编写

为了搞好CARR运行人员的培训,使他们更好地了解CARR系统与安全特性,堆工所研究堆设计部在中国先进研究堆工程部的倡导和核工业四院、清华大学核能技术设计研究院等有关部门的大力支持和帮助下编写了中国先进研究堆运行人员培训系列教材《CARR系统与安全特性》。 该教材共分6册,     

新型压水堆压力释放装置实验研究

本文介绍一种新型压力释放装置,该装置兼顾了现有压水堆压力安全系统中使用的弹簧直接作用式安全阀和波纹管先导式安全阀这两种压力释放装置的优点。该阀门具有释放可信度高、可靠性好、密封性好和工作平稳等优点。为验证该装置的实际工作性能的可靠性和可信度,在15.5 MPa工作压力下,对新型压力释放装置进行热态实验,通过实验得出该装置的密封特性和动作特性曲线,证明该装置工作性能良好。新型压力释放装置对现有压水堆压力安全系统的改进提供了一种新思路,同时其验证性实验为该装置在未来的实际应用积累了经验。     

反应堆水力驱动控制棒系统安全分析

介绍了新型控制棒水力步进式驱动系统,分析了各种事故工况下控制棒的可靠、安全性能,并分析了控制棒水力回路发生断管失水事故的安全特性,论证了这种水力步进式控制棒驱动系统具有失事安全的固有安全特性。     

反应堆水力驱动控制棒系统安全分析

介绍了新型控制棒水力步进式驱动系统,分析了各种事故工况下控制棒的可靠、安全性能,并分析了控制棒水力回路发生断管失水事故的安全特性,论证了这种水力步进式控制棒驱动系统具有失事安全的固有安全特性。     

船用核动力二回路热力系统动态仿真

基于船用核动力装置运行安全分析,建立了二回路系统两相流通用仿真软件模型,实现了人工干预条件下复杂两相流流体网络系统的动态特性实时仿真,拓展了目前核动力装置通用安全分析程序的研究范围.以二回路快速降负荷为例,对仿真模型的性能进行了验证.结果表明:该软件模型能准确反映船用二回路系统的动态特性,可用于事故处置规程和控制系统功能的验证.该模型也可用于核电站饱和蒸汽系统仿真软件的开发.     

超临界二氧化碳模块化微型堆瞬态安全分析

超临界二氧化碳反应堆是一种极具潜力的新堆型,目前正处于概念设计阶段。本文以韩国科学技术院（KAIST）设计的超临界二氧化碳模块化微型堆（MMR）为研究对象,对一回路系统主要部件进行建模,并利用FORTRAN语言开发了适用于超临界二氧化碳反应堆的瞬态安全分析程序TRA_SCR。基于该程序,对KAIST MMR进行了稳态计算分析,验证了程序的正确性。同时,对部分无保护失流事故和无保护反应性引入事故进行了瞬态计算,获得了关键热工水力参数的瞬态特性。计算结果表明该反应堆系统具有较强的固有负反馈特性,且在所计算的事故中,包壳、燃料和冷却剂温度均未超出安全限值,表明了系统在上述事故下的安全性。但在上述无保护失流事故中,堆芯冷却剂出口温度接近安全限值,表明在该事故工况下,反应堆出口温度是制约系统安全性能的关键因素。     

超临界二氧化碳模块化微型堆瞬态安全分析

超临界二氧化碳反应堆是一种极具潜力的新堆型,目前正处于概念设计阶段。本文以韩国科学技术院(KAIST)设计的超临界二氧化碳模块化微型堆(MMR)为研究对象,对一回路系统主要部件进行建模,并利用FORTRAN语言开发了适用于超临界二氧化碳反应堆的瞬态安全分析程序TRA_SCR。基于该程序,对KAIST MMR进行了稳态计算分析,验证了程序的正确性。同时,对部分无保护失流事故和无保护反应性引入事故进行了瞬态计算,获得了关键热工水力参数的瞬态特性。计算结果表明该反应堆系统具有较强的固有负反馈特性,且在所计算的事故中,包壳、燃料和冷却剂温度均未超出安全限值,表明了系统在上述事故下的安全性。但在上述无保护失流事故中,堆芯冷却剂出口温度接近安全限值,表明在该事故工况下,反应堆出口温度是制约系统安全性能的关键因素。     

直接注入管线失水事故非能动安全系统运行特性研究

小型模块式反应堆ACP100采用了非能动安全和模块化设计技术,可用于地区集中供暖、海水淡化和核动力商船等多个方面。其中,非能动安全设计主要包括非能动应急堆芯冷却系统、非能动余热排出系统等非能动安全系统和自动卸压等专设措施。针对ACP100非能动安全设计技术特点,在中国核动力研究设计院非能动安全系统综合性能缩比试验装置上开展了大量失水事故系统特性试验研究,根据试验数据分析,获得了非能动安全系统在直接注入管线发生破口后系统的综合响应特性,掌握了系统间的相互影响规律,并初步评估其对堆芯的冷却效果。     

控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高,如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构,在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下,提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法--分组备件数量优化方法,给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较,结果表明：该方法常优于常规算法,在保证控制棒驱动机构可用性的前提下,优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析,对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。     

基于轮转电极的多电极电容式棒位测量传感器静态特性研究

电容式棒位测量传感器是200 MW低温核供热堆控制棒水压驱动系统的关键测量部件,其精度和可靠性直接关系到反应堆的安全性。本文基于有限元方法建立了电容式棒位测量传感器的理论模型,对两电极电容式棒位测量传感器检测场的灵敏度分布特性进行了分析。结果表明,在检测场内存在一个特定区域,被测杆向该区域偏移时偏心误差较小。基于该特性提出了多电极电容式棒位测量传感器的设计方案和轮转电极的电容检测方法,针对该传感器,利用有限元模型进行了传感器结构优化和被测杆偏心误差分析,完成了传感器静态特性实验并验证了模型计算结果。分析结果表明,多电极电容式棒位测量传感器与轮转电极的电容检测方法能有效利用检测场的灵敏度分布特性,优化后传感器的偏心误差能达到棒位测量不失步的要求。研究成果为电容式棒位测量传感器的设计和优化提供了新的方向。     

5MW THR控制棒水力驱动系统的设计及实验研究

控制棒水力驱动系统是不同于一般水动力堆使用的电磁-机械式传动系统的新型传动装置。它以反应堆冷却剂(水)为工作介质,经泵加压后,注入安装在压力壳内的水力步进缸,通过流量来控制水力步进缸外套作步进式运动,拖动与之相联的中子吸收元件。5MW HTR 是世界上首座使用这种传动的反应堆。采用该传动是为得到更好的安全特性,更可靠的驱动特性和良好的经济性。     

控制棒驱动机构电流监测与故障诊断技术研究

控制棒驱动机构作为反应堆控制和核安全保护系统的执行机构，对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵的重要措施。本文在分析控制棒驱动机构动作原理的基础上，通过对驱动机构探测方法、信号分析处理方法以及故障鉴别方法的研究，实现了对控制棒驱动机构的电流监测与故障诊断，为驱动机构电流监测与故障诊断系统的应用奠定了技术基础。      

中国先进研究堆安全棒驱动机构改进设计

分析了中国先进研究堆（CARR）在C阶段调试过程中发生的安全棒意外落棒事件,查找原因为：安全棒驱动机构回路中电磁阀因长时间工作引发烧损失效,为解决该安全隐患,对CARR安全棒驱动机构进行改进设计,提出“水力提升-水力磁力保持式”安全棒驱动机构设计方案,使用Ansoft公司的有限元分析软件Maxwell对水力提升-水力磁力保持式安全棒驱动机构磁路进行有限元分析,计算得到驱动机构的电磁场分布及电磁力的数值,计算结果表明,磁力保持装置产生电磁力可达到安全棒驱动线重量的2.12倍,具有一定的裕度。     

磁悬浮控制棒驱动线抗震试验研究

为验证设备的稳定性、可靠性以及在极端条件下的安全功能,在地震模拟振动台上,采用一组控制棒驱动线实物作为足尺模型,进行了控制棒驱动线的抗震试验研究。得到了不同的地震输入对控制棒驱动线落棒时间的影响;测量了运行安全地震(SL-1)、极限安全地震(SL-2)水平下,控制棒驱动线的加速度响应值和应变值;验证了不同工况下控制棒驱动线的安全功能。试验数据表明,该驱动线在运行基准地震(OBE)、安全停堆地震(SSE)工况下,均能保持结构的完整性,并能实现运行功能。     

中国实验快堆控制棒驱动线抗震试验研究

本工作依据相关规范,参考当前核电厂控制棒驱动线抗震试验的先进技术,结合中国实验快堆控制棒驱动线的结构特点,对中国实验快堆安全棒驱动线进行了抗震鉴定试验研究.研究结果为其安全评审提供了重要数据.     

基于评价函数和BP网络的CRDM滚轮状态评估方法

针对采集的控制棒驱动机构（CRDM）振动信号中存在非平稳、强噪声失真信号,提出一种基于评价函数和误差反向传播（BP）网络的CRDM滚轮状态评估方法。信号经半软阈值去噪、局部均值分解（LMD）提取特征向量,特征向量组成的样本集经BP网络进行状态识别,引入评价函数对状态识别结果进行评价,依据评价结果进行失真样本剔除,保留新形成的样本集进行状态识别。结果表明,基于评价函数和BP网络的CRDM滚轮状态评估方法能有效对滚轮缺陷状态进行识别,解决了控制棒驱动机构滚轮状态难以进行准确识别的问题。      

运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈

从1992年至2012年的我国核电厂以及其他国家核电厂的运行事件资料中,收集了17起与控制棒组件及其驱动机构相关的异常事件,对其进行了统计和分类,并分析了控制棒肿胀或燃料组件变形的影响、驱动机构焊缝的泄漏或渗漏、控制棒棒控系统的可靠性几个重要问题,提出了一些经验反馈的建议.