AP1000核电厂自清洁式主泵Canopy密封环现场焊接质量控制

AP1000反应堆冷却剂主泵采用带有高惯性飞轮的屏蔽泵,依靠辅助叶轮提供循环冷却水实现自身清洁、润滑、密封与冷却功能,在设计寿命60年内免维修。Canopy密封环焊缝作为主泵安装移动部件与泵壳之间的焊缝,起着对主泵内部循环冷却水密封的作用。本文对Canopy密封环焊缝焊接工艺评定、型式试验,以及现场安装焊接过程控制、无损检测等方面的质量控制进行论述,以保证AP1000主泵现场安装焊接的安全、质量与进度。     

控制棒驱动机构石墨密封组件设计与密封性能验证

控制棒驱动机构（CRDM）检修及堆芯换料时都需要多次拆卸CRDM的耐压壳体,为解决现有耐压壳体Ω密封焊缝泄漏以及不能多次拆卸的问题,本文采用螺母压紧石墨环方案,利用石墨环的压缩回弹性能防止冷却剂泄漏,并设计一种石墨环密封组件实现快速拆卸;通过开展密封环压缩回弹测试、应力松弛测试以及密封组件泄漏率等密封性能测试试验对石墨环密封组件的密封性能进行验证。结果表明,本文设计的石墨环密封环组件满足设计要求,可以实现高温高压环境下的密封性能。      

快堆功率和堆芯冷却剂出口温度的线性自抗扰控制

针对快堆控制器具有更快的响应速度和更高的控制精度的需求,分别设计了堆功率和堆芯冷却剂出口温度线性自抗扰控制器（LADRC）。基于快堆中子动力学模型和堆芯热传输模型分别导出了用于控制器设计的相对功率和冷却剂出口温度的2阶非线性模型,并基于导出的模型设计了对应的加入模型信息的线性扩张状态观测器（LESO）。采用所导出的2阶模型的时间尺度参数确定了LESO带宽范围,采用偏差和执行机构动作速度允许范围确定了比例-微分（PD）控制器带宽范围,并据此进行了LADRC参数整定。仿真结果表明,加入模型信息的LESO具有更好的总扰动估计效果,所设计的LADRC均具有较快的响应速度和较高的控制精度,而采用加入模型信息的LESO的LADRC控制性能更优。      

AP600自动卸压系统试验

准备利用西屋ＡＰ６００反应堆的自动卸压系统（ＡＤＳ）来提供反应堆冷却剂系统（ＲＣＳ）的受控卸压。这将可以启动并长期运行在ＲＣＳ中的重力驱动的冷却剂流体。ＡＤＳ试验是在意大利的ＦＶＡＰＯＲＥ装置上进行的,意大利通过与西屋公司,欧洲核能机构（ＥＡＥＡ）核反应堆设计公司（ＳＯＰＲＥＮ）及国家电力公司（ＥＮＥＬ）之间的技术合作协议,为开发和验证用于模拟该系统的计算机程序而获取有关数据。该试验计划还提供了关     

反应堆冷却剂系统流量测量试验研究与设计

华龙一号（HPR1000）设置了反应堆冷却剂泵进出口压差表用于测量反应堆冷却剂系统（RCS系统）环路流量,取消了二代改进型核电机组设置的弯管流量计。环路流量测量方式的改变直接影响RCS系统流量测量试验的实施。通过研究主泵的运行特性和系统的阻力特性,提出了基于主泵电功率测量RCS系统流量的试验方法。结合理论分析结果和工程实践经验,给出了反应堆冷却剂惰走流量试验的试验方法和验收准则。研究表明,主泵电功率法可以测量RCS系统的流量,反应堆冷却剂惰走流量可以通过主泵惰转过程的转速变化进行验证。      

船用反应堆冷却剂泵连续调速研究

采用船用核动力装置模拟程序,对反应堆冷却剂泵转速连续调节研究进行仿真试验研究。在相同的40%满功率工况下,进行冷却剂泵转速阶跃变化与连续变化两种试验。对比了反应堆进出口温度、反应堆功率、反应堆反应性、冷却剂流量、蒸发器蒸汽压力等参数的变化情况,对开展船用反应堆冷却剂泵连续调速设计具有重要的指导意义。     

AP1000主泵下部C型密封环切割技术研究

三门核电厂采用美国三代核电技术AP1000，其1号、2号机组的大型屏蔽式主泵用于一回路冷却剂循环。在大修解体主泵时，需要开发专用切割方案与装置，以完成下部C型密封环切割。根据其主泵结构特点，确定切割方案的功能需求，并完成切割装置设计与开发；通过有限元分析，对装置的结构强度以及冷却效果进行验证与优化，保证切割精度以及使用寿命。所述切割方案与装置，适用于狭窄幽深空间，可实现定距切割，效率高、精度可靠、异物可控，且不产生空气辐射污染。该方案与装置可推广应用到同类型屏蔽式核电主泵检修工作中，并且具有一定的工业推广价值。      

压水堆核电厂一回路抽真空排气方法和装置研究

介绍了压水堆核电厂反应堆一回路抽真空排气方法,以及由带密封环反应堆压力容器临时顶盖、抽真空排气台架组成的抽真空排气装置设计方案和应用过程。利用该装置,在国内首次实现核电厂大修低低水位期间的反应堆一回路抽真空排气,取消了原有动排气过程,可缩短大修关键路径时间10余小时,降低反应堆冷却剂系统主泵损坏风险,提高电厂运行经济性和安全性。     

应急给水系统流量偏离的系统解决方案

应急给水系统（EFS）作为核电站专设安全设施之一,用于在其他给水系统事故的工况下导出反应堆冷却剂系统堆芯余热。其假设事故下的流量试验是核电站装料许可的关键性必要试验。调试中发现,EFS流量偏大,不满足准则要求。针对该问题,本工作建立了EFS热工水力模型,并将数值模拟结果与试验数据进行校核,确定了模型的可靠性。通过数值分析,提出EFS流量超准则的解决方案。进一步试验结果表明,EFS破口流量显著降低,完全符合验收准则。     

先进工艺UO2芯块堆内性能试验研究——燃料组件水力试验

为了确保试验燃料组件的辐照安全，需确定流经燃料棒冷却剂的流速，验证燃料辐照装置的设计能否满足试验要求。实际的辐照装置因条件限制不带流量测量仪表，所以，对燃料组件进行堆外、堆内水力试验，并根据测量结果对流经辐照装置的冷却剂流量进行推算。     

Strategy evaluation for fire spray system on Advanced Passive PWR Severe Accident Management Guideline

The fire spray system (FSS) of the Advanced Passive PWR, as a part of the fire protection system, can provide a non-safety related containment spraying function for severe accident mitigation which is included in the Severe Accident Management Guidelines (SAMG) of the Advanced Passive PWR when dealing with severe accidents. The effectiveness of the FSS is investigated on three effects for severe accident mitigation which are controlling the containment condition, washing out fission product and injecting into the containment through three representative severe accident scenarios analysis with integral accident analysis code since there is no sufficient data support, besides the negative impact is also discussed. Results show that the FSS can be effective for controlling the containment condition, washing out fission product and injecting into the containment, however the effect is limited due to system limitation: the FSS can only cool the containment atmosphere for a short term; the flow rate of FSS cannot fulfill the success criteria given in the PRA report of the Advanced Passive PWR. Meanwhile, the hydrogen concentration and the containment water level should be the long-term monitored because actuating the FSS may cause hydrogen risk in the containment and containment flooding. Despite its limitation and negative impact, the FSS can be effective as an alternative severe accident mitigation measurement for postponing the process of accidents for safety system recovery.     

ACME台架全厂断电事故试验研究

为研究AP型非能动核电厂全厂断电事故下的运行特性,利用大型非能动堆芯冷却系统整体试验（ACME）台架开展了试验研究,分析了主要的试验进程和关键参数的变化特点。研究结果表明：ACME台架全厂断电试验的事故序列及试验现象与已有分析一致,符合预期,试验再现了AP型非能动核电厂全厂断电的事故进程;在整个事故过程中,稳压器水位升高,但未发生满溢,非能动余热排出（PRHR）系统换热功率可与衰变功率达到平衡,堆芯余热可有效载出;堆芯补水箱（CMT）和安全壳内置换料水箱（IRWST）初始条件对非能动余热排出阶段的事故进程具有重要影响,在1列CMT投入失效或IRWST异常等不利初始条件下,模化后的非能动堆芯冷却系统(PXS)仍可满足事故验收准则。     

三代核电先进堆型热管段温度搅混及温度测量特性研究

为预判三代核电先进堆型热管段温度计设置的合理性，本研究采用计算流体动力学（CFD）分析技术，构建了堆芯出口至热管段温度计位置的分析模型，开展了不同堆芯出口温度、流量分布条件下，热管段冷却剂温度搅混特性及搅混及温度测量特性。研究结果表明，热管段冷却剂出现明显的温度分层现象，但温度计测量的平均值相对其所在管道截面平均温度的偏差较小。因此，三代核电先进堆型热管段温度计设置合理，可有效测量冷却剂温度。      

RELAP5/MOD3.3 analysis of coolant depletion tests after safety injection failure during a large-break loss-of-coolant accident

This study is concerned with development of a coupled calculation methodology with which to continually and consistently analyze progression of an accident from the design-basis phase via core uncovery to core melting and relocation. Experiments were performed to investigate the core coolant inventory depletion after safety injection failure during a large-break loss-of-coolant accident in a cold leg utilizing the Seoul National University Facility (SNUF). The SNUF is an integral test loop scaled down to 1/6.4 in length and 1/178 in area from the Advanced Power Reactor 1400 MWe (APR1400). The SNUF tests are simulated with the RELAP5/MOD3.3 code. The test results revealed that the core coolant inventory decreased five times faster during the sweepout in the downcomer than after termination of the sweepout. The sweepout was observed to take place on top of spillover from the downcomer region to expedite the depletion of the core coolant inventory. The calculation results of RELAP5/MOD3.3 deviated from the experimental data in terms of entrainment from the surface of core coolant, condensation and sweepout in the downcomer. Thereby, the core coolant level was computed to decrease faster than the measured from the experiment due to the overestimated spillover by the evaporation of the entrained droplets by the uncovered heaters. Notwithstanding the occasional disparities, the code prediction is in reasonable agreement with the overall behavior of the tests.     

SMART behavior under over-pressurizing accident conditions

SMART (System-integrated Modular Advanced ReacTor) is an integral reactor of 330 MW capacity with passive safety features under development in Korea. The design is developed by combining the firmly-established commercial reactor technologies with new and advanced technologies such as industry proven KOFA (Korea Optimized Fuel Assembly) based nuclear fuels, self-pressurizing pressurizer, helically coiled once-through steam generators, and new control concepts. The design of SMART focuses on enhancing the safety and reliability of the reactor by employing inherent safety features such as low core power density, elimination of large break loss of coolant accident, etc. In addition, in order to prevent the progression of emergency situations into accidents, the SMART is provided with a number of engineered safety features such as Passive Residual Heat Removal System, Passive Emergency Core Cooling System, Safeguard Vessel, and Passive Containment Over-Pressure Protection System. This paper presents an overview of the SMART design, characteristics of it’s safety systems, and results of over-pressure accident analyses. The results of the accident analyses show that the SMART provides the inherent over-pressure protection capability for design basis accidents without actuation of any protection devices such as safety valves, rupture disks, etc.     

先进非能动压水堆防火喷淋对严重事故的缓解作用研究

依据先进非能动压水堆的严重事故管理导则(SAMG),消防系统中的防火喷淋系统,尽管属于非安全相关的系统,仍可以作为严重事故缓解策略,在以下三个方面起到严重事故缓解的作用:减少放射性气溶胶的质量;安全壳降温降压;安全壳注水。因此本文利用一体化严重事故分析程序,选取典型事故序列,评估防火喷淋系统在严重事故中的三种缓解作用的有效性为防火喷淋在严重事故管理导则中的应用提供技术支持。分析结果表明,防火喷淋系统能够实现堆腔淹没,在一定时间内进行安全壳降压,以及减少安全壳中放射性气溶胶的含量的作用,但由于系统限制,防火喷淋进行堆腔淹没的流量不能满足安全限值,并且只能推迟而不能够避免安全壳的失效。防火喷淋系统对严重事故的缓解作用虽然是有限的,但可为其他相关系统或设备的修复提供一定时间。     

CAP1400示范电厂气载放射性流出物模拟计算

CAP1400为我国自行研发的装机容量为140万kW的先进非能动三代核电机组。本文以高斯烟羽模型为基础,介绍了我国自行设计的CAP1400核电站正常运行工况下气载排出物的弥散模式。针对实际情况,计算中对模型进行了相关修正,如有效源高、干湿沉积、放射性衰减等,结合示范电厂石岛湾厂址的气象数据,采用C-AIRDOS程序对气载放射性核素的大气弥散因子、年均浓度分布和部分核素的地面沉积浓度进行了模拟计算。为了解CAP1400示范核电厂运行后对周边地区的辐射环境影响提供了参考信息。     

MCCI过程模型开发及验证

概述了严重事故下堆芯熔融物与混凝土相互作用（MCCI）过程的机理性模型,并给出了大亚湾核电厂全厂断电及大破口叠加安注失效等典型初因事故导致的严重事故下的MCCI过程的计算分析结果,并与相同事故序列下的MELCOR计算结果进行对比。计算结果表明,所给出的严重事故下的MCCI过程模型正确合理,计算速度快,能满足在模拟机上应用的要求。     

AP1000核电厂主泵法兰螺栓在役检查系统开发

AP1000核电厂反应堆主泵法兰螺栓是在役检查重要监督项目之一,目前国内尚无针对该部件的在役检查系统及应用案例。本文结合AP1000主泵法兰螺栓结构特点、现场高剂量环境及复杂检查条件分析,设计开发了一套从螺栓中心孔内壁实施超声检测、适用于在役检查要求的主泵法兰螺栓在役超声检查系统。主泵模拟体上的调试试验结果表明,该系统可实现周向运行、垂直方向避障、专用超声探头与螺栓孔精确对中调节等功能,进而实现对主泵法兰螺栓的超声扫查。工程应用结果证明本系统满足AP1000核电厂主泵法兰螺栓在役检查现场要求,具有较高的可靠性和良好的适用性。      

中国先进研究堆事故源项分析

研究建立了中国先进研究堆（CARR）在事故工况下放射性核素从燃料芯块向环境释放的数学模型。根据CARR初步事故分析结果，对可能导致放射性向外界释放的5种事故工况（小破口失水事故、换热器传热板破裂事故、重水回路管道破裂事故、燃料操作事故、冷却剂流道堵塞事故）以及假想的3盒组件燃料板熔化超设计基准事故进行了源项分析，分别给出了不同事故和释放途径下释放到环境的放射性核素的量，以防止事故情况下公众和环境遭受过量放射性损伤。