功能可靠性分析方法在XAPR堆芯自然循环可靠性评价中的应用

功能失效是导致自然循环系统运行失效的重要因素,需要在其可靠性分析中予以考虑。基于功能可靠性评价流程,通过RELAP5程序模拟自然循环物理过程,对西安脉冲堆（XAPR）池水自然循环冷却堆芯能力的可靠性进行评价。结合中破口失水事故,根据包壳完整性的功能准则,确定影响自然循环的关键参数;采用拉丁超立方抽样确定输入参数组合,进行参数敏感性分析和功能可靠性评价,并将功能可靠性评价结果整合到概率安全评价（PSA）模型中。分析结果表明:在PSA模型中不仅需要考虑硬件可靠性,还应充分考虑功能可靠性,以更好地指导XAPR运行及提高其安全性。      

XAPR中破口失水事故下堆芯自然循环冷却能力的功能可靠性研究

功能失效是导致自然循环系统运行失效的重要因素,需在其可靠性分析中予以考虑。针对多维不确定性参数及小功能失效概率问题,提出了一种将改进响应面法及重要抽样子集模拟法相结合的功能可靠性分析方法。以西安脉冲堆（XAPR）堆池水自然循环冷却为例,结合中破口失水事故,考虑输入参数及模型的不确定性,对其进行了功能可靠性评估和灵敏度分析。结果表明：XAPR堆芯自然循环功能失效概率为3.796×10^-3,需充分考虑系统功能的可靠性。本文方法具有较高的计算效率,同时又能保证很高的计算精度,对XAPR堆芯自然循环非线性功能函数具有很强的适应性。     

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。     

全厂断电严重事故自然循环和蠕变失效分析

使用MELCOR 2.1程序建立ACP1000自然循环模型,选取全厂断电叠加辅助给水丧失严重事故(TMLB'),分析主冷却剂管道热段和蒸汽发生器(SG)传热管自然循环现象,采用蠕变失效模型评价主冷却剂系统(RCS)部件失效时间。结果表明,压力容器(RPV)出口接管比有裂纹的SG最热传热管先失效。     

小型自然循环铅基快堆固有安全性分析研究

自然循环反应堆一回路运行不需要设置驱动泵,具有结构简单、经济性好、固有安全性高等特点,是开发高安全性反应堆的重要发展方向。铅基冷却剂(铅或铅铋合金)的密度是水10倍以上,在相同温差下,铅基冷却剂的密度差比水更大,具有更好的自然循环能力,是设计自然循环反应堆的理想冷却剂。目前,国内外学者关于小型自然循环铅基快堆的研究主要集中于概念设计研究,关于该堆型的固有安全性研究较少,相关事故演化机理尚未明晰。本文在系统介绍小型自然循环铅基快堆的技术特点和研究现状的基础上,开展100 MW_(th)级小型自然循环铅基快堆无保护事故分析,深入探讨在极端假设事故工况下小型自然循环铅基快堆的固有安全性,为相关设计研究提供参考。     

非能动自然循环技术的发展与研究

非能动技术在核电工程领域越来越受重视,文章列举了非能动自然循环在核电系统中的应用,对其在运行过程中可能存在的问题进行了分析。介绍了非能动自然循环可靠性分析目前的数学研究方法,并简要总结了这些方法的优缺点。最后展望了非能动自然循环的发展方向。由于非能动自然循环存在失效的可能,在系统运行过程中应对非能动自然循环物理过程失效及其可靠性予以足够重视和积极研究;为了确保系统运行的安全性,系统运行过程中要能动与非能动相互结合,同时选择精确模型,完善非能动可靠性分析方法,准确实现理论计算与实验验证。     

小型自然循环铅基快堆内部始发事件选取研究

始发事件是铅基反应堆确定论安全分析和概率安全评价的起点和基础,对反应堆优化设计和安全运行具有重要指导作用。本文基于小型自然循环铅基快堆SNCLFR-100当前的设计方案,参考其他先进快堆始发事件选取经验,以广义“堆芯熔化”作为顶层目标事件,采用主逻辑图（MLD）方法推导其内部始发事件,最后得到一组较完整的内部始发事件清单。本文研究可为自然循环铅基快堆安全分析工作的开展提供理论依据。      

自然循环沸水堆的非线性分析

本文使用分叉程序和数值模拟分析了自然循环沸水堆（ＢＷＲ）的动力学模型。两种与ＢＮＷＲ有豢的基本分叉类型（超临界和亚临界Ｈｏｐｆ分叉）,在不考虑核反馈的情况下,对自然循环系统首先进行了研究。确定了上升段的节点化近似对系统的稳定性和分叉特性的影响。然后,就核－热工水力耦合时自然循环ＢＷＲ的非线性特性的强烈影响在参数研究中进行了探索。在Ⅱ类（高功率）区中,对小的过冷度和强的核－热工水力耦合情况,超临界分     

HFETR自然循环能力分析研究

针对高通量工程试验堆（HFETR）的运行特点,本文利用RELAP5/MOD3程序对HFETR进行了数值建模,并结合反应堆实际运行工况,采取了阶跃升功率法和积分功率法分析了系统压力和压力壳平均水温对HFETR最大自然循环能力的影响。结果表明：系统在常压和带压工况下,HFETR的最大自然循环能力分别为0.9、2.0MW。自然循环能力随运行压力的升高而增大,随压力壳水温的升高而降低。本文基于计算数据与理论推导提出了预测不同平均水温下最大自然循环能力的关系式,该公式具有指导反应堆实际运行的工程意义。     

基于子集模拟法非能动系统功能故障概率评估

针对非能动系统多维不确定性参数和小功能故障概率问题,提出基于马尔可夫链蒙特卡罗子集模拟的可靠性分析方法。该方法通过引入适当的中间失效事件,将小功能故障概率表达为一系列较大的中间失效事件条件概率乘积的形式,进而利用马尔可夫链模拟的条件样本点来计算条件失效概率。以AP1000非能动余热排出系统为研究对象,考虑热工水力学模型和输入参数的不确定性,对其进行功能故障概率评估。结果表明：与其它概率评估方法相比,子集模拟法具有较高的计算效率,同时又能保证很高的计算精度;对非能动安全系统非线性功能函数有很强的适应性。     

中国先进研究堆自然循环两相流动不稳定性分析

应用均相流模型对中国先进研究堆自然循环两相流动不稳定性进行数值分析计算，获得了自然循环不稳定性边界，分析了流量、压降、壁温、流体温度以及沸腾边界等参数在不稳定工况下的变化。研究结果为中国先进研究堆的安全运行和事故分析提供了重要参考。     

开式自然循环流动不稳定性的频域法分析

非能动安全壳热量导出系统依靠自然循环导出事故后排入安全壳内的热量,但在运行过程中也可能发生流动不稳定性现象。本文以某开式自然循环非能动安全壳热量导出系统为对象,建立了描述该系统行为的数学模型和本构关系,运用小扰动法对守恒方程进行线性化,通过Laplace变换获得系统质量流速随加热段进口焓变化的传递函数。基于Nyquist稳定性判据,分析了热工参数变化对该自然循环系统稳定性的影响。结果表明:系统的流动稳定性本质上受空泡份额随质量含气率的变化关系的制约,在一定范围内,随着质量含气率的增大,空泡份额对质量含气率的敏感性减弱,系统趋于稳定。     

基于分离变量的地震PSA相关性分析方法研究

为解决现有地震概率安全评价（PSA）相关性分析简化假设存在的问题,建立更准确反映核电厂构筑物、系统和部件（SSC）地震相关性的分析方法,对基于分离变量的易损度相关性分析开展了研究。结合易损度模型对分析方法进行了理论推导,并对方法的实施过程进行了介绍。利用该方法对不同条件下SSC的联合失效开展案例分析,得到了联合失效的易损度曲线和失效频率分析结果,并与现有相关性简化假设得到的结果进行了对比。研究结果表明,基于分离变量的地震PSA相关性分析方法能弥补现有方法的不足,支持核电厂地震PSA开发和应用。     

基于响应曲面和重要性抽样方法的热力系统参数失效概率计算

本文研究了将响应曲面与重要性抽样相结合的方法用于复杂热力系统参数失效概率的计算。建立了热力系统物理过程参数失效的数学模型,在此基础上研究了将响应曲面与重要性抽样相结合的算法模型,并给出了热力系统组成设备的性能退化模型和基于重要性抽样的仿真流程,进而对反应堆净化系统工作过程中参数失效问题进行了分析计算。研究表明,对于高维、非线性特性明显并考虑性能退化的复杂热力系统参数失效概率的计算,重要性抽样法较直接抽样能以较高效率获得满意精度的计算结果,而响应曲面法存在局限;响应曲面和重要性抽样相结合的方法是分析热力系统物理过程参数失效的有效方法。     

基于FR-Sdaso的法国凤凰堆寿期末自然循环实验分析

系统分析程序是开展反应堆安全分析的重要工具之一,也可用于开展系统瞬态实验过程的分析。法国凤凰堆（Phenix）在停运之前开展的自然循环实验是钠冷快堆领域非常重要的系统瞬态实验,为研究钠冷快堆的瞬态特点提供了很好的参考。为分析此实验过程,利用自主研发的系统分析程序FR-Sdaso对凤凰堆进行建模,对其自然循环实验开展计算分析,并将主要参数的计算值与实验值进行了对比分析。结果表明,FR-Sdaso可较好地模拟此实验的瞬态过程,可用于开展钠冷快堆此类瞬态的安全分析。     

基于抽样方法的燃耗计算核素积存量不确定度分析

基于抽样基本原理研究了应用于燃耗计算的不确定度分析方法,并开发了燃耗计算不确定度分析程序。基于评价核数据库ENDF/B-Ⅷ.0的裂变产额标准差和衰变常量标准差计算得到了衰变常量协方差矩阵和带相关性的裂变产额协方差矩阵,并结合SCALE6.2程序包的56群反应截面协方差数据库,对Takahama-3压水堆组件基准题中SF95-4样品进行不确定度分析。计算了反应截面、衰变常量和裂变产额不确定度引起的核素积存量的不确定度。计算结果表明,反应截面的不确定度是锕系核素积存量不确定度的主要来源,裂变产额和衰变常量的不确定度对部分裂变产物的积存量会引入较大的不确定度。但考虑裂变产额相关性后,裂变产额引起的不确定度显著降低。