非能动系统可靠性评价方法的研究

本文首先详细解释了非能动系统可靠性概念,分析各种非能动系统可靠性评价方法的特点,对比各种方法之间的区别,并指出这些可靠性评价方法共同存在的不足:没有一种方法可同时兼顾非能动系统设备可靠性与功能可靠性,不能科学地整合两者的可靠性,并且未将非能动系统整体可靠性融合进概率安全评价(PSA)模型;针对各种方法存在的不足,本文在国内外研究基础上提出研究问题与思路,而且展望了非能动系统可靠性评价方法未来的发展方向。     

不确定性对于非能动系统性能的影响

通常认为，非能动安全系统比能动安全系统更可靠，因为其没有机械运动部件或其他能动部件，非能动安全系统能够显著地降低硬件故障的概率。然而，对于非能动系统，有必要引入功能故障的概念，例如，存在这样的可能性，即在可靠性物理构架中，可能发生负荷超过其容量的情况。本文中，我们分析了气冷快中子反应堆的非能动冷却，利用了重要性抽样的蒙特卡洛技术来分析不确定性，并计算功能故障概率。结果表明：功能故障对系统的故障概率具有重要的影响，因此，功能故障应该包括在概率风险评价中。同时，还对非能动设计和一个替代的能动设计进行了比较。结果表明，对于这种特殊的应用，能动系统的可靠性可以比非能动系统的可靠性更好。     

“华龙一号”安全系统配置策略

"华龙一号"是自主化三代核电的代表,承载着走出国门,在国际舞台上与众强同场竞争的责任。它博采众长,创新性地提出了安全系统(设施)能动加非能动的设计概念,可以有效地增强抵御核安全风险的能力。本文从基本核安全功能的角度,对华龙一号的安全系统配置进行剖析,重点论述三个非能动系统的设置合理性。     

浅析AP1000放射性气体废物系统的先进性

第三代核电AP1000因非能动理念的引入,使安全系统设计有了重大创新,机组安全性和经济性得到了大大提高.但是非能动理念并非局限于安全系统,非安全系统设计中同样也引入了非能动理念.通过对放射性气体废物系统的详细介绍,以及与传统压水堆废气处理方式的对比可以看出,非能动理念的引入,使放射性气体废物系统相比传统工艺有了很大改进,摆脱了对能动设备的依赖,处理方式由原来的压缩贮存衰变转变为活性碳滞留衰变,简化了工艺流程,提高了运行安全性.     

多样化非能动衰变热排出方法研究

事故情况下的衰变热排出是涉及核安全的重要方面.采用非能动方法来排出衰变热对于提高核反应堆的安全性非常有益.在目前一些先进反应堆中通过设置非能动余热排出系统、非能动安注系统、非能动安全壳冷却系统等安全子系统,形成多样化的从堆芯到最终热阱的非能动衰变热排出渠道.论文对多种非能动衰变热排出方法和系统设计方案进行了归纳总结,比较分析了这些非能动衰变热排出方法的共性特征和区别,探讨了非能动衰变热排出系统的设计原理.通过对传热过程分解,将这些衰变热排出方法表达为一些基本传热形式的不同组合方式,根据不同的组合可获得多样化的非能动衰变热排出方法和新的系统设计方案.     

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。     

广义非能动流体控制单元的设计及试验研究

针对广义非能动流体控制单元( GPFC)在核电厂大容量非能动安全壳冷却系统的设计和试验进行研究,结果表明,GPFC运行可靠,可实现冷却水喷淋流量的精确非能动控制.     

核电厂非能动余热排出系统的失效概率评价

先进核电厂设计中大量采用非能动安全系统提高反应堆安全性。但目前尚无系统性评价非能动系统的成熟方法,而且概率安全评价(PSA)也未考虑非能动系统自然循环现象不确定性导致的功能失效。在欧盟非能动系统可靠性评价研究项目(RMPS)研究成果的基础上,以压水堆二次侧非能动余热排出系统(PRS)为研究对象,基于统计学和热工水力计算确定了影响性能的参数重要度,进而利用蒙特卡罗抽样和响应面分析对全厂断电事故下的PRS自然循环失效概率进行了量化分析评价。初步评价结果表明:非能动系统功能失效概率为2.14×10-3,在PSA中应当充分考虑各种非能动系统的功能失效。本文的评价方法还可以为非能动安全系统设计优化提供支持。     

基于自适应重要抽样法非能动系统功能故障概率评估

针对非能动系统功能故障概率评估,提出一种新的自适应重要抽样方法。这种方法先对失效域进行预抽样,然后拟合出失效域中样本分布的密度函数,以之作为重要抽样密度函数。以1000 MW非能动先进压水堆(AP1000)非能动余热排出系统为研究对象,考虑模型和输入参数的不确定性,将响应面法和自适应重要抽样法相结合,对其进行功能故障概率评估。结果表明:与传统的概率评估方法相比,自适应重要抽样法具有较高的计算效率,同时又能保证很高的计算精度。     

全厂断电事故时TACR-1000非能动慢化剂余热排出系统排热能力研究

为了评估非能动慢化剂余热排出系统的有效性,本文采用CATHENA程序模拟了正常工况及冷却水流失事故工况下非能动慢化剂余热排出系统的排热能力.通过对慢化剂冷却系统的模拟计算得到稳态运行结果,将该结果作为瞬态分析的初始条件计算了非能动慢化剂余热排出系统的排热能力,对计算结果进行了分析.分析结果表明,非能动慢化剂余热排出系统能够保证反应堆安全.