功率比可变的非能动核电站SBO事故比例分析研究

针对非能动核电站的全厂断电(SBO Station Blackout)事故开展了比例分析研究,建立了重要热工水力现象的数学模型和相似准则。结合SBO事故特征,提出了一种功率比可变的试验模拟方法,并利用Relap5程序进行了分析验证。结果表明:在非能动电站的SBO事故中,自然循环回路动量控制方程的非定常项为阻力项和驱动力项的高阶小量,可采用稳态动量方程进行比例分析;对于几何结构已固定的整体性试验台架,通过调节试验回路的形状阻力值,能够以多种功率比例关系进行SBO事故的试验设计和模拟,拓展了已有整体性试验台架的适用范围。     

整体比例试验中PRHR比例分析与相似准则

在非能动核电站当中,PRHR(非能动余热排出,Passive Residual Heat Removal)是非能动安全系统的重要组成,是事故后、尤其是全厂断电事故后,用于载出堆芯衰变热的重要途径。在高度比例降低的整体试验中,要保证PRHR中的现象与原型的相似性,需要通过理论分析和推导,从理论上证明模拟的准确性,并得到相关的设计准则,才能保证整体试验结果的准确性。通过对事故进程中PRHR主要物理过程和现象进行识别和分析,并进行PRHR的比例分析,得到PRHR在整体试验台架进行事故模拟过程时所需满足的关键比例准则。对不同缩比尺度的比例分析和失真评价结果表明,缩比台架中PRHR的相似准则不能同时得到满足,需要根据试验目的进行选择和取舍;台架整体的高度比(长度比)越接近1,则失真越小。     

压水堆失水事故降压过程低压试验模拟相似性分析

采用低压整体试验系统来模拟先进非能动压水堆核电站破口事故是一种经济可行的方法,其中试验降压阶段比例分析以及试验失真评价是低压试验方法中的核心部分。本文以基于两相混合模型的系统降压控制方程为基础,通过对方程无量纲化得到了降压模拟的相似准则,同时分析了不同事故条件下系统需优先保证的相似准则,进一步对各个相似失真度进行了定量化计算。结果表明,降压模拟失真随系统间压力比例的减小而增加。本文可为缩比低压试验台架的设计和试验结果的相似性评价提供参考。     

试验台架中的金属结构储热释放比例分析

比例化的反应堆热工水力整体试验台架广泛应用于核电站的安全评估试验。比例试验台架往往存在储热释放比例过高从而造成瞬态过程或现象模拟失真。本文从基本控制体热量传递模型出发,分别通过微分方法、流道控制体方法、以及功率积分法分别对储热进行比例分析,分析表明在满足自然循环比例分析准则的条件下,在确定的高度比下选取合适的管径比例和壁厚,能够实现释热过程的瞬态相似模拟。为了简化实际工程设计的分析难度,可采用功率积分法以确保总体储热量满足功率比例要求。最后对ACME台架的储热分析表明其储热释放比例在合理范围内。本文可为相关热工水力试验中有关储热问题的分析和解决方法研究提供一定的参考。     

船舶机舱水雾灭火相似模型分析与设计

以某型3000吨级船舶机舱为原型,根据对船舶机舱火灾蔓延规律的相似理论分析,建立了小尺度船舶火灾模拟实验舱的相似物理模型;确定了船舶机舱细水雾模拟的相似准则关系,并建立了模拟机舱细水雾灭火系统相似物理模型;依据IMO相关细水雾灭火系统有效性评估的实验场景设置和相似模型设计,采用FDS（4.0）对模拟实验舱内细水雾灭火系统进行了数值模拟的实验研究.实验结果表明,在忽略热辐射作用的条件下,对细水雾灭火系统采用相似理论分析,并建立的相似缩比模型可以较好的模拟原型舱室细水雾灭火过程与规律.     

非能动冷凝传热的方法及其进展

通过调研文献,阐述非能动冷凝技术在核电站上的应用发展情况,分析目前非能动系统的原理,介绍国内外核电站非能动冷凝技术中非能动余热排出和非能动安全壳冷却技术及其研究现状;总结进一步提高非能动换热系统传热性能及其安全性能的方法,以期对核电站非能动换热系统的未来发展提供帮助。     

基于FSS对二次侧非能动余热排出系统的验证

  目的  作为应对全厂断电事故（SBO）所做的重要设计改进项，二次侧非能动余热排出系统（ASP）基于蒸汽发生器（SG） 的二次侧闭式自然循环，在全部补水丧失的情况下，可以有效导出堆芯余热。  方法  基于全范围模拟机Full Scope Simulator(简称FSS)，在模拟机平台引入SBO+SBO柴油机失效+ASG气动泵失效事故工况，通过仿真模拟的方式，验证ASP系统对机组一、二回路的影响。  结果  仿真结果表明:ASP系统投运后，堆芯余热被有效导出，运行4 h后，SG内水位可恢复至8.6 m，SG内压力降至1.2 MPa（a），堆芯出口温度降至约为209 ℃，堆芯饱和温度裕度大于20 ℃，堆芯不存在融毁风险，事故处于可控状态。  结论  ASP系统满足设计工况需求，可实现堆芯余热的长期有效导出。     

核电站冷凝器优化设计

核电站二回路系统中冷凝器的质量和尺寸是影响核电站总体重量、体积及布置等的重要因素.利用传热经验公式和冷凝器工业性试验结果,建立了冷凝器热工水力数学模型,编制模型评价程序来验证模型的精确性,对冷凝器体积受冷却管外径、节距等设计参数影响的敏感性进行了分析,并利用不同的优化算法对冷凝器体积进行优化设计.结果表明：采用改进的自适应遗传算法能使冷凝器有更好的性能,冷凝器体积明显减小;冷凝器体积的减小能使整个核电站二回路布置更加紧凑,减小二回路事故的发生率,也便于冷凝器的设计制造.     

汽轮发电机组-基础系统动力特性的研究

对汽轮发电机组－基础系统模化过程的动力特性相似准则关系进行研究，作者根据相似理论，分别采用量纲分析法和方程分析法建立了模型和原型之间的动力特性相似准则关系。依据相似准则关系，设计并建立了某电厂600MW汽轮发电机线－基础系统的1：20模型，并对该模型进行了模态试验和动力响应试验等动力特性研究工作；根据模型和原型之间的动力特性相似准则关系，推算出该汽轮发电机组－基础系统原型的动力特性参数，从而达到了研究汽轮发电机组－基础系统动力特性的目的。     

弗劳德准则于迷宫式水蓄冷模型实验的适应性研究

为分析迷宫式筏基水蓄冷的蓄冷效率,建立筏基模型进行蓄冷/释冷模拟实验。实验欲利用流体力学相似性原理的重力相似,也即弗劳德准则数。为增加模型实验的说服力,将根据弗劳德准则数确立的实验模型建立CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟(即计算流体动力学仿真模拟),并与原型CFD模拟结果对比。通过对比两者实验结果,发现模型与原型结果一致,两者相似,最终说明以弗劳德准则数建立迷宫式水蓄冷模型的实验原理正确,可应用于模型实验。