10MW高温气冷堆热气导管高温性能试验

水平布置的同轴双层热气导管在１０ＭＷ在高温气冷实验反应堆中是连接堆芯和蒸汽发生器的重要部件， 外分别流过高温和低温氦气，在氦气工程试验回路上进行了热气导管热工性能试验，使用氦气介质，在３．０ＭＰａ，９５０℃温度下连续运行时间超过９８ｈ，ｄ３．０ＭＰａ７００℃以上温度条件下的热运行时间超过３５０ｈ，还在０．１－３．４ＭＰａ压力范围内进行了２０闪压力循环；在１００－９５０℃范围内，进行了１８次温度循     

10MW高温气冷实验堆初装堆方案设计初步分析

设计了10MW高温气冷实验堆初装堆的两个方案(方案1为“普通燃料球+石墨球”,方案2为“普通燃料球+天然铀球”),采用高温气冷堆物理设计程序包VSOP对其进行分析计算,结果表明:两方案均能实现比较平稳地向平衡态过渡.就过渡过程中的单球最大功率、最大燃耗等参数而言,方案2优于方案1.     

Optimization of Hot Gas Chamber in High Temperature Reactor

The flow field in the hot gas chamber of the High Temperature Gas Cooled Reactor (HTGCR) was studied with the Computational Fluid Dynamics (CFD) program CFX5. On the basis of the experimental studies, the velocity field, pressure field and temperature field in the hot gas chamber and hot gas duct were obtained, and the simulation's accuracy and reliability were validated by comparison with the results of previous experiments. Two other design schemes of the hot gas chamber were calculated in order to determine which hot gas chamber would be optimal for minimizing temperature differences at the inlet of the heat exchanging components. The results indicated that there was much highly turbulent twisting flow in the hot gas chamber, which was responsible for the excellent temperature mixing effect of the hot gas chamber. But the flow in the rib region was calm, and this fact hindered the heat transfer between the hot and cold gas. The temperature mixing coefficient increases with the increase of the hot gas duct's distance from the hot gas chamber. The hot gas chamber without ribs was more beneficial to the heat transfer between air flows with different temperatures, so the hot gas chamber without ribs was indicated as the optimal design.     

PANAMA程序及其在10MW高温气冷实验堆安全分析中的应用

ＰＡＮＡＭＡ程序是德国在高温气冷堆安全研究中开发的一个实用程序，可以用来计算ＴＲＩＳＯ－包覆燃料颗粒在事故条件下的破损率，本文简介ＰＡＮＡＭＡ模型，着重开发了ＰＡＮＡＭＡ程序中ＳｉＣ压力容器失效模式，并利用１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１）包覆燃料颗粒的设计参数，计算了燃耗，温度，核芯直径以及各包覆层厚度对颗粒破损率的影响，结果分析表明破损率阻燃耗，温度和核志直径的增大面而增长较快，对缓冲层和Ｓ     

10MW高温气冷堆蓄电池防震架的抗震计算

核级蓄电池需保证地震时能正常发挥作用。蓄电池的抗震性能通过实验来验证,防震架的抗震性能则主要通过计算来验证。由于蓄电池质量较大,与防震架没有固定连接,不易准确对防震架进行抗震计算。本文对10MW高温气冷堆蓄电池防震架进行的抗震计算中,在用有限元分析得到固有频率后,采用等效静力法进行应力计算,确保其抗震设计有足够的裕量。     

高温气冷堆甲烷蒸汽重整制氢系统中蒸汽重整器的数值分析

为了对高温气冷堆甲烷蒸汽重整制氢系统中氦气加热的蒸汽重整器的性能进行定量化的分析,基于一维拟均相模型建立了一个动态的数学模型,开发了相应的计算程序.利用日本原子能研究院的实验结果进行了稳态下的模型验证与计算分析.研究表明:稳态的计算与实验结果吻合较好;化学反应速度不是影响性能的主要因素;相对光滑管,中心管采用肋片管使蒸汽重整器性能有明显的提高.     

高温气冷堆燃料元件固有循环安全特性的研究

介绍了高温气冷堆TRISO型的包覆燃料颗粒及球形燃料元件的结构特点及其安全原理.高温气冷堆具有低功率密度特点和负温度反应性特点,其与球形燃料元件有安全循环关系,实现了高温气冷堆固有循环安全特性.     

氟盐冷却高温堆主冷却剂放射性源项研究

针对氟盐冷却高温堆(FHR)正常运行时主冷却剂放射性源项进行了研究。对主回路源项主要贡献来源及产生原理进行了分析,基于三维蒙特卡罗输运程序KENOⅥ、燃耗分析模块ORIGEN-S及Mathematica程序,对堆芯中子能谱、堆芯源项及主回路源项扩散及活化进行了分析。应用该方法对FHR的一种设计堆型进行了定量分析,结果表明:主回路氚源项相对其他堆的较高,其产生率为5.16×1014 Bq·GWth~(-1)·d~(-1),应采取有效措施限制其向环境的释放。本文结果可为FHR的工程设计、辐射防护设计、氚源项控制、三废处理系统设计等提供参考。     

石墨粉尘通过高温气冷堆堆芯球床结构的运动行为研究

高温气冷堆在运行过程中产生带有放射性的石墨粉尘,对反应堆的运行安全和环境安全造成一定影响。本文选取二维球床流场,采用离散相模型分析了堆芯球床结构对石墨粉尘颗粒的扩散和沉积的影响。计算结果表明:球床结构能有效阻碍石墨粉尘颗粒的扩散;沉积在球床结构上的石墨粉尘颗粒数目随堆芯内氦气流速的增加而增大,而由于受到颗粒惯性及热泳力的作用其增长趋势逐渐放缓;石墨粉尘颗粒在球床结构上的沉积效率随粒径的逐渐增加呈现"几乎不变-快速增长-缓速增长"的态势。     

10MW高温气冷实验堆项目管理系统的框架设计

介绍了１００ＭＷ高温气冷实验堆工程项目管理系统的初步设计框架，在此基础上，重点介绍了核工程管理信息系统（ＭＩＳ）和工程监控系统（ＰＭＳ）的功能设计以及ＭＩＳ各子系统的功能设计。本文在ＭＩＳ和决策支持系统（ＤＳＳ）的开发方法上也作一些尝试。     

高温气冷球床堆有效导热系数模型的改进

有效导热系数是高温气冷球床堆热工设计和安全分析程序中的基本参数,ZBS模型广泛应用于球床结构有效导热系数的预测。本文针对ZBS模型中的关键经验型参数——接触面积系数φ进行了分析,通过对不同堆积结构球床有效导热系数的数值分析,获得了12组接触直径比和配位数及其对应的φ值,然后通过多元线性分析获得φ的计算公式。与德国SANA实验结果进行比较,发现改进后的ZBS模型预测能力优于其他模型。改进后的ZBS模型的计算结果与先前实验测量的球床主体区域的有效导热系数吻合也很好。本文研究结果可为高温气冷球床堆的设计和安全分析提供理论支持。     

高温堆燃料元件气动力提升过程的数值模拟

为研究高温气冷堆中燃料球的气动力提升过程,本文采用三维计算流体力学数值模拟与三自由度动力学仿真解耦的方法对燃料球的运动轨迹进行了模拟。通过计算流体力学方法计算了燃料球在提升管内所受的气动力,运用三自由度动力学仿真给出了燃料球在输送管道内的运动轨迹。将数值模拟的运动轨迹与实验测量的结果进行对比发现,本文数值模拟可准确地预测燃料球的运动轨迹和碰撞次数,与实验结果相符。这表明本文方法可用于模拟高温堆燃料球的气动力提升过程。     

我国高温气冷堆的发展

模块化高温气冷堆具有的固有安全特性、建造周期短和相处容量小等优势正好符合电力系统非管制化（Ｄｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ）发展趋势对于发电厂的要求,清华大学核能设计研究院正在建造一座１０ＭＷ高温气冷实验堆。本文着重分析了高温气冷堆的安全特性和提高发电效率的氦循环方式。     

Temperature Measuring System of the In-core Components for Chinese 10 MW High Temperature Gas-cooled Reactor

The 10 MW High Temperature Gas-cooled Reactor (HTR-10) constructed at the Institute of Nuclear Energy Technology (INET), Tsinghua University in China reached its first criticality by the end of 2000. The temperature measuring system of the in-core components is described in this paper. This system consists of the thermocouple penetration assembly of the reactor pressure vessel (TPARPV), the thermocouple penetration assembly of the reactor containment (TPARC) and the distributed computer-based data acquisition and processing system (DCS). Some new techniques were developed and applied, such as the thermocouple penetration technology under the high temperature and high-pressure environment and the laser welding technique. The TPARPV is the key measurement device and is described in detail. The general behavior of the TPARPV and TPARC was confirmed under HTR-10 operating conditions. The helium leakage rate of the TPARPV is 1×10^-7Pa-m³/s while the helium leakage rate of the TPARC is less than 1×10^-2 Pa-m³/s. The insulation resistance of the sheathed thermocouple is more then 10⁹Ω. The temperature measurement error of the system is 2.3°C. The results of testing and field inspection and operation demonstrate that the design of the temperature measuring system is reasonable and reliable and that the performance of the system satisfies the design requirements of the HTR-10. These new techniques used in the temperature measuring system can be applied not only to other high temperature gas-cooled reactors but to various reactor types as well.     

氟盐冷却球床高温堆燃料管理程序的开发与分析

基于确定论的中子学分析程序在计算氟盐冷却球床高温堆（PB-FHR）时需解决双重非均匀性的燃料球均匀化、燃料球均匀化时出现的泄漏效应及燃料球在堆芯内连续移动与多次通过堆芯的燃料循环模式问题。本文基于DRAGON5与DONJON5程序开发了PB-FHR的燃料管理程序PBMSR,并进行了验证。使用PBMSR对PB-FHR在不同燃料循环模式下进行计算与初步分析,结果显示在多次通过的燃料管理模式下,燃料球的通过次数对最深卸料燃耗影响较小,但对轴向功率分布影响较大。     

10 MW高温气冷堆反应堆压力容器的出厂水压试验

根据ASME规范第Ⅲ卷NB－6200节的规定,对10MW高温气冷堆压力容器的水压试验要求、试验过程、试验结果及评价进行了叙述。用清华大学核能技术设计研究院研制的液压张拉机对主螺栓实施了合理及有效的张拉,对压力容器进行了应变和不变形测量,取得了反应堆压力容器水压试验的圆满成功。     

10 MW高温气冷堆的关键设备--提升器

研究了10MW高温气冷堆（HTR－10）中提升器的结构，工作原理及驱动系统的特点，在提升器的结构设计中，根据提升的性能要求，选用五相混合式步进电动机作为提升器的驱动电机，并采用了闭环控制线路，提高了提升器的定位精度和运动平稳性。通过提升器及其控制系统，已向堆芯发送了近2万个燃料元件和石墨球，使HTR－10达到临界。     

用于磁流体发电的超高温反应堆堆芯设计

本文对磁流体反应堆的堆芯方案进行了探索,对石墨基体燃料和金属陶瓷燃料进行了比较,选择了金属陶瓷燃料进行磁流体反应堆的设计,给出了堆芯方案及堆芯物理、热工计算结果,并对发射掉落事故进行了计算和分析。计算结果可满足设计要求。     

HTR-10燃耗自动测量系统

对燃料球进行高效准确的燃耗测量是球床式高温气冷堆实现高利用因子运行的关键环节.10MW高温气冷堆燃耗测量目前未能实现自动运行.结合燃料装卸系统设计原理及燃料循环过程运行特点,对HTR-10原手动燃耗测量提出改进,实现了自动燃耗测量.现场运行结果表明,该方法逻辑准确、可靠性高,能够有效避免人为因素造成的误操作.     

高温堆热气联箱内部流场分析

以高温堆热气联箱为研究对象,在实验研究的基础上,采用流体力学计算程序CFX5对热气联箱和热气导管内部流场进行了数值模拟,以获得热气联箱和热气导管内的速度场、压力场和温度场,为高温堆热气联箱的设计和实验研究提供参考.数值计算结果表明:热气联箱内气流发生剧烈搅混,加速了不同温度气流间的热传递,有利于高温和低温气流间的温度混合.但存在肋片的区域没有发生剧烈的气流搅混,不利于气流间的热传递.热气导管内温度混合率随其长度的增加逐渐增大,热气导管长度2.5m以上时,温度混合率达到99%以上.