乏燃料剪切机气固两相流分析及结构优化

后处理厂普遍采用机械法的剪切机系统进行乏燃料破解，剪切产生的放射性粉尘需进行包容设计，确保乏燃料芯块的充分利用和热室的可维修性，研究乏燃料剪切机内气流形态和颗粒物分布运动规律对于保障剪切机的正常运行具有重要意义。为补充试验研究和理论研究的不足，改善剪切机内粉尘分布、降低粉尘水平和优化剪切机设计，本文以注入模拟颗粒的乏燃料剪切机为研究对象、离散颗粒模型为基础，对剪切机内气固两相流进行了计算流体力学模拟。通过分析剪切机内流体的速度、压力和湍动能的分布规律，以及粉尘颗粒对箱体内部的破坏作用，对剪切机的结构和边界条件设计进行了优化。结果表明：改进流道结构和输入条件可有效避免剪切机内涡流、湍流和高冲击力的产生，箱体内气固两相流的速度场、压力场和湍动能分布规律较为均匀，梯度变化较小，可有效降低箱壁损伤。     

同位素生产专用设备中气流输运部件内、外流场特性研究

为了研究同位素生产专用设备内部气流输运部件内、外流流场条件,从而计算出专用设备内部气流输运部件（也称为变直径管）能耗,开展了气流输运部件内部、外部流场特性的数值模拟和风洞试验研究。首先采用压力修正的方法对气流输运部件内部流场进行了数值计算,得到了气流输运部件内部气流的速度分布和压力分布云图,发现在其变径区域气流速度发生较大变化,同时与壁面发生作用。气流输运部件设计了变径部分后,整体能耗减小约30%~50%。同时在高超声速风洞中采用瞬态纹影和粒子图像测速（PIV）试验技术对气流输运部件的外部激波、涡结构、速度分布开展了流动显示和定量测量分析,实验结果显示,气流输运部件的头部激波为典型的曲线激波,对气流输运部件头部进行切角处理,在目前研究范围内,激波形式不会发生大的变化,但其附近产生的涡结构形态会发生较大变化,涡量明显减小,且涡结构更加贴近壁面。代入测得速度分布计算,进行头部切角处理后,气流输运部件的能耗较不进行切角处理时减小15%~20%,可以在专用设备中使用。     

UO2核芯还原炉设计模拟研究

以N-S方程和k-ε湍流模型为基础,针对UO₂核芯颗粒制备过程中的焙烧还原炉设备,采用计算流体力学方法模拟考察了南非和国内正在使用的两种还原炉体设计及入流速度对内部流场的影响。从模拟结果中可发现,两种炉体设计均无法实现气流在轴向上的均匀分布,而是呈现出炉体顶部气量大、底部气量小的分布状态,这是导致颗粒还原不均匀的原因之一,且这种不均匀性随气速增加变化不大。在分析轴向压力变化影响径向气流分布的基础上对还原炉体进行了改进,提出了一种新型设计,模拟结果证实改进后的炉体设计能够实现径向气流在轴向上更为均匀的分布,因而可推定该新型炉体设计可使炉内不同轴向高度处的颗粒还原更加均匀。     

AP600非能动堆芯事故冷却系统整体试验

为了支持ＡＰ６００的研究，西屋公司正在进行二项整体系统试验，以验证非能动安全系统的性能。正进行着一项模拟小失水事故、蒸汽发生器管道破裂和大蒸汽管道破口事故的全高度全压试验。正在实施一项比例为四分之一尺寸的低压试验，以模拟在事故后过渡到自然对流、长期冷却方式的瞬态，验证长期冷却的能力。每项试验将为事故分析计算机程序的验证提供详细的实验结果。     

GASFLOW中气溶胶再悬浮模型与RnR模型对比研究

以用于RnR模型验证的气溶胶再悬浮试验的设计参数及条件为基础，利用GASFLOW程序构建分析模型进行模拟计算，并与RnR模型的计算结果和试验数据进行对比。研究结果表明：在发生再悬浮的主要阶段，GASFLOW能较好地模拟气溶胶再悬浮行为；在较低气流速度的条件下，RnR模型分析结果更接近试验数据；在较高气流速度的条件下，GASFLOW再悬浮模型分析得出的结果更加保守。为提升计算结果的准确性，建议加入对黏附力概率分布特性的考虑，并进一步研究在GASFLOW中开发RnR模型的可行性。     

核电站滞留床用活性炭的性能研究和选择

建立可模拟核电站不同气流参数条件下的活性炭吸附剂性能评价系统,对不同活性炭样品分别进行了物理性能表征测试和放射性氪与氙滞留性能实验。同时针对不同影响因素条件下活性炭滞留惰性气体性能的影响进行了研究,包括系统气流压力、温度、气流比速及辐照强度。试验结果显示系统气流压力越高、温度越低,氪动态吸附系数越大;一定范围的气流比速、辐照强度对活性炭动态吸附系数的影响可以忽略。得到的活性炭吸附剂样品具有良好的物理性能与惰性气体滞留性能,可应用于核电站废气处理系统活性炭滞留单元。     

离子束处理精密微型轴承滚珠的俄歇电子能谱和电子衍射分析

用离子束动态混合技术将Ｔｉ和Ｎ两种离子同时注入φ１．５７－１．６０ｍｍ的精密微型轴承滚珠。用俄歇电子能谱和电子衍射分析分别检验了注入离子在基体内的纵向分布和在球表面的均匀性。在辅助沉积Ｎ离子的能量为１００ｋｅＶ、注入剂量为３×１０＾１７ｉｏｎｓ／ｃｍ＾２的条件下，混合区宽度达１４０ｎｍ以上，同一球面的不均匀度〈１３％，球间的不均匀度〈１５％。表明在适当工艺条件下，对这种精密部件采用离子束表面优化改     

换热器传热强化的管束试验研究

以铜－镍合金整体低肋管和整体内外翅片管为元件，以油－水和水－水为介质为管束换热器模拟体进行了试验研究。试验结果表明，低肋管对于油－水换热，内外翅片管对于水－水换热有着比较明显的传热强化效果。在额定工况下，低肋管油－水换热模拟体的总传热系数是光滑管模拟体的１．５９倍，可相应节省换热面积３７％，管外油流的压力降较光管降低３３％；内外翅片管水－水换热模拟体的总传热系数是光滑管的１．３１倍，可节省换热面积     

重离子束均匀度的测定及治癌束流成形的模拟试验

采用５０μｍ厚聚碳酸酯薄膜，利用核径迹测技术测得φ４０ｍｍ的２５ＭｅＶ／ｕ＾４０Ａｒ＾１４＋离子束的均匀度在散焦情况下为３２．７％，在Ｄ“散焦＋样品旋转”情况下为５２．４％。还采用多层聚碳酸酯薄膜组件作为肿瘤块等效材料，进行了重离子束治癌束流成形模拟试验。     

核供热堆不凝结气体排放份额试验研究

叙述了核供热堆上空腔不凝结气体在发生排放事故工况下排放特性的试验研究。试验模拟了核供热堆排放工况的主要参数，着重研究了在排放过程中的氮气排放份额，及氮气对排放背压的影响。本试验是在５ＭＷ核供热堆热工水力学试验回路（ＨＲＴＬ－５）和排放回路上进行的，系统压力为１．５ＭＰａ，初始氮气分压为０．３４ＭＰａ。采用静态校验法，成功地获得了氮气的排放份额。这些试验数据为核供热堆的安全分析提供了重要的试验数据。     

空气中^14C取样与测量方法的实验研究

本文介绍了一种测定空气中１４Ｃ放射性浓度的方法。采用催化氧化、ＮａＯＨ溶液吸收捕集空气中的ＣＯ２，制备样品，然后用液闪谱仪测量ＣａＣＯ３固体粉末悬浮样品中的１４Ｃ。实际测定了钯－１０４催化床在不同温度下的氧化效率，ＮａＯＨ吸收液对空气中ＣＯ２的收集效率，制样过程中的化学回收率和Ｔｒｉ－Ｃａｒｂ２２５０ＣＡ液闪谱仪对ＣａＣＯ３粉末悬浮样品的计数效率，最后给出了几个典型环境下室内空气中１４Ｃ浓度的初步测量结果     

改良型双滤膜法测定呼气的研究

本文叙述了一个用于测定呼气的改良型双滤膜装置。改良型双滤膜装置是在通用型双滤膜装置上加入了一个气溶胶输给系统,因而显著降低了原装置的壁吸附,大大提高了灵敏度。根据本文采用的程序能测出~(232)Th 在人体内最大容许体负荷量的0.03%。本方法不但能测定呼气(气土),还可以测定环境空气中的氡、(气土)浓度。本文详细介绍了该装置的原理、设备、计算方法以及测定结果。     

Three-dimensional time-averaged void fraction distribution measurement technique for BWR thermal hydraulic conditions using an X-ray CT system

We have developed a void fraction distribution measurement technique using the three-dimensional (3D) time-averaged X-ray computed tomography (CT) system to understand two-phase flow behavior inside a fuel bundle for boiling water reactor (BWR) thermal hydraulic conditions of 7.2 MPa and 288 °C. As a first step, we measured the 3D void fraction distribution in a vertical square (5?×?5) rod array that simulated a BWR fuel bundle in the air–water test. A comparison of the volume-averaged void fractions evaluated by the developed X-ray CT system with those evaluated by a differential pressure transducer showed satisfactory agreement within a difference of 0.03. Thus, we confirmed that the developed system could be used to get 3D imaging of the vertical square rod array used in the test under the BWR operating pressure condition. In the next step, we did a verification test using the vertical pipe (11.3 mm ID) for BWR thermal hydraulic conditions. A comparison of the cross-sectional-averaged void fractions evaluated by the X-ray CT system with those evaluated by the drift-flux model showed good agreement within a difference of 0.05. We confirmed that the evaluated void fraction distribution forms in the horizontal cross section changed with the quality in response to the flow regime transition.     

棒束定位格架空气-水两相分布数值模拟

用计算流体动力学程序CFX4．2对棒束定位格架通道内空气．水两相流体三维流动进行了数值模拟。在计算中，采用了考虑界面横向效应的两流体模型，用该模型计算模拟了通道的l/4区域和定位格架交混叶片．获得了流体区域的两相流速和相分布；并分析了定位格架交混叶片对流动和相分布的影响。结果表明．带定位格架棒束流道内空气-水两相流动数值模拟基本合理．该方法可用来初步分析复杂通道内的两相流动。     

Experimental investigation of the two-phase flow distribution in the outlets of a horizontal multi-branch header

An experimental investigation was conducted to study the two-phase flow distribution in a horizontal header with two inlet turrets and 30 (six banks of five) outlet branches. Tests were performed using air–water mixtures at room temperature and a nominal header pressure of 170.3 kPa. The test matrix included one- and two-turret injection, two inlet water flow rates and four different air flow rates for each water flow rate, giving four different inlet qualities. The outlet flow rates of air and water were measured in all the branches under the condition of equal pressure drop across all branches. The data show that there is significant variation in air and water flow rates among the branches, both in the axial and circumferential directions. The flow distribution among the branches was found to be strongly dependent on the inlet flow rates of air and water, and the type of injection (one or two turrets).     

Investigation on Plasma Jet Flow Phenomena During DC Air Arc Motion in Bridge-Type Contacts

Arc plasma jet flow in the air was investigated under a bridge-type contacts in a DC 270 V resistive circuit.We characterized the arc plasma jet flow appearance at different currents by using high-speed photography,and two polished contacts were used to search for the relationship between roughness and plasma jet flow.Then,to make the nature of arc plasma jet flow phenomena clear,a simplified model based on magnetohydrodynamic (MHD) theory was established and calculated.The simulated DC arc plasma was presented with the temperature distribution and the current density distribution.Furthermore,the calculated arc flow vclocity field showed that the circular vortex was an embodiment of the arc plasma jet flow progress.The combined action of volume force and contact surface was the main reason of the arc jet flow.     

Dynamic development model for long gap discharge streamer-leader system based on fractal theory

Establishing a long air gap discharge model considering the streamer-leader transition and randomness of the discharge path is of great significance to improve the accuracy of discharge characteristic prediction and optimize external insulation design. Based on fractal theory and thermal ionization theory of streamer-leader transition, this work establishes a dynamic development model for the long air gap discharge streamer-leader system, which includes streamer inception, streamer development, leader inception, development of streamer-leader system and final jump. The positive discharge process of a 3 m rod plate is simulated to obtain the fractal distribution of the discharge path and the law of leader development for comparison with the discharge test results. The results show that the simulation model is similar to test results in the development characteristics of leader path distribution, each stage time and leader velocity. Finally, a simulation calculation of a 50% breakdown voltage of the rod-plate gap and ball-plate gap is carried out, with results fairly consistent with test data, proving the effectiveness and practicality of the model.     

仪用压缩空气SAR001MD涡轮流量计故障分析及处理

反应堆厂房入口仪用压缩空气流量计SAR001MD作为核电站重要监测仪表之一,流量数据的准确性关系到机组的安全运行。一旦出现故障必须予以高度重视,及时解决。某核电站CPR1000机组,在1号机组状态首次即将进入临界阶段时,出现SAR001MD流量计大幅度波动现象,导致安全壳泄漏率监测系统不可用,机组状态停滞。     

竖直管内淹没及流向反转的实验研究

本文对竖直管中气体由下向上流动,液体由上向下流动过程的淹没及流向反转问题进行了实验研究。给出了计算淹没及流向反转的关系式。通过实验发现,在一定的液体流量下,增加气体流量与减少气体流量时淹没点有所差别;管壁的干燥条件对流向反转有很大影响。     

黄土包气带水分绕流条件下核素迁移的数值模拟

本文针对包气带黄土-石英砂介质中出现的水分绕流现象,采用了剖面二维水流数值模式进行了模拟;利用黄土对^3H几乎不吸附的特点,采用^3H的野外迁移试验资料验证流场.随后模拟了^90Sr 在黄土包气带中的迁移,模拟过程中将源直接放在石英砂周围的黄土结点上.对^90Sr在包气带迁移的数值模拟结果显示了与实验结果相符的双峰现象,表明介质的差异可能是导致^90Sr浓度双峰现象的主要原因.