高温气冷堆吸收球压碎力模型的计算与研究

吸收球停堆系统是10 MW高温气冷堆的第二停堆系统。吸收球为含25%B₄C的石墨小球,B₄C弥散分布在石墨基体上。压碎力是吸收球的一重要性能指标,与球直径密切相关。采用石墨球模拟高温气冷堆吸收球,研究了石墨球直径和密度对压碎力的影响规律。选用3种不同密度的石墨,加工成5种不同直径的小球,进行压碎实验。研究结果表明：球的压碎力与直径的平方成正比;直径一定时,石墨球的密度越大,压碎力越大。提高石墨球的密度是提高压碎力的有效途径。     

高温气冷堆用石墨材料的氧化性能研究

高温气冷堆均选用石墨材料作为结构材料和慢化剂.在反应堆的运行过程中,由于冷却剂中含有的氧化性气体杂质以及可能发生的进水事故和进气事故,会发生石墨材料的氧化,进而影响反应堆的正常运行和安全.本文主要对近期反应堆用石墨材料的氧化研究进行综合评述,并在此基础上,指出今后需要进一步研究的内容.     

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。     

高温气冷堆用石墨摩擦性能研究

采用标准摩擦试验机研究了3种石墨(兰州石墨、上海三高石墨和IG-11)的摩擦性能,并用电子扫描显微镜分析了摩擦表面。试验的环境气氛为氦气和空气。研究结果表明:在相同载荷作用下,3种石墨在不同环境气氛中表现出不同的摩擦性能。当滑动速度较大时,在空气环境中的摩擦系数高低依次为兰州石墨>上海三高石墨>IG-11;在氦气环境中的摩擦系数则为上海三高石墨>IG-11>兰州石墨。     

高温气冷堆蒸汽发生器中石墨粉尘重悬浮规律研究

高温气冷堆中石墨粉尘的运动规律对反应堆安全具有重要意义。本文采用数值模拟方法计算得到蒸汽发生器中的流场分布,在此基础上分析了蒸汽发生器中石墨粉尘重悬浮的规律。结果表明,对于粒径为0.1 μm的石墨粉尘,粉尘的重悬浮率几乎为0,对于粒径为1 μm以上的石墨粉尘,随着氦气流速的增大,蒸汽发生器中石墨粉尘的重悬浮率增大;在相同氦气流速下,随着石墨粉尘粒径的增大,石墨粉尘重悬浮率增大。     

高温气冷堆石墨构件的碰撞力学行为研究

高温气冷堆的反射层和隔热层主要由数量庞大的石墨砖和碳砖组成,在地震或冲击载荷作用下,部件之间可能发生滑移和碰撞,影响其结构完整性。简化的数值分析模型是研究这种大规模散体结构的重要手段,而其中模拟碰撞的非线性连接单元参数对分析的收敛性和结果的准确性至关重要。本文对高温气冷堆中石墨构件的3种典型碰撞形式进行了实验研究,测量得到了各碰撞模式下碰撞时间和恢复系数与碰撞速度的关系。针对碰撞实验中边界条件与堆内实际构件的差别,采用商业有限元分析软件ABAQUS对不同碰撞形式进行了数值分析,进一步获得了更为准确的碰撞特性,并通过改进的Hertz碰撞模型对实验和数值结果进行分析,得出了非线性碰撞连接单元的等效刚度系数和等效阻尼系数。最后利用数值分析方法进行了与堆内构件设计相关的质量和间隙尺寸对碰撞单元等效刚度系数和等效阻尼系数的详细研究,为高温气冷堆石墨和碳堆内构件的设计提供参考。     

高温气冷堆热气导管中石墨粉尘沉积特性分析

高温气冷堆中石墨粉尘的运动规律对反应堆安全具有重要意义。本工作采用计算流体力学方法得到热气导管中的温度场分布,在此基础上分析了热气导管中热泳沉积与湍流沉积的规律。结果表明,随着颗粒粒径的增大,热泳沉积率下降,而湍流沉积率则先减少后增大。通过比较30%FP及100%FP两种反应堆功率下的计算结果发现：反应堆功率为30%FP时对应的热泳沉积率更高,而反应堆功率为100%FP时,湍流沉积率增长更加迅速。当颗粒粒径较小时,热泳沉积与湍流沉积作用相当,颗粒粒径较大时,湍流沉积明显占主导地位。最后,采用最可几分布的粒径计算了热气导管中石墨粉尘总的沉积量,计算结果表明石墨粉尘沉积总量有限。     

高温气冷堆氦气主流区中石墨粉尘运动特性初步分析

以高温气冷堆一回路氦气中石墨粉尘颗粒为研究对象,初步计算分析氦气主流区中单个石墨粉尘颗粒的各种受力.结果表明,各种受力中,气体阻力占绝对主导作用.在分析受力的基础上,推导出一回路中石墨粉尘颗粒的简化运动控制方程,并计算分析石墨粉尘颗粒速度随氦气流速的运动规律:当主流氦气流速度恒定时,石墨粉尘颗粒速度按照负指数的运动规律不断趋近于主流氦气速度;当主流氦气速度随时间发生线性变化时,石墨粉尘颗粒速度与主流氦气速度趋向于一个恒定的差值;在高温气冷堆氦气气轮机循环中,石墨粉尘颗粒从静止到流动时的加速度变化与反应堆功率调节的增减呈现同一性.     

高温气冷堆用石墨材料氧化行为研究进展

核级石墨是高温气冷堆重要的慢化剂、反射层和结构材料,其氧化腐蚀性能对反应堆安全运行至关重要,因此已成为核材料学科的研究热点之一。本文综述了国内外在核级石墨氧化腐蚀领域的研究现状,总结了核石墨氧化的化学动力学模型、失重率影响因子模型以及模拟计算模型,提出了高温气冷堆用石墨材料氧化腐蚀的研究方向。     

模块式高温气冷堆非能动余热排出系统分析与研究

非能动的余热排出系统是高温气冷堆固有安全性的重要体现之一。本文介绍了模块式高温气冷堆余热排出系统热工水力计算方法,并给出了不同工况、不同环境温度下余热排出系统的运行参数,为余热排出系统的设计和运行提供了参考。对事故工况下舱室混凝土温度分布进行了数值分析,结果表明混凝土最高温度低于安全限值。     

小型高温气冷堆的堆型方案比较

本文对模块式高温气冷堆的棱柱状和球床两种堆芯型式和一体化与肩并肩分置式两种总体设计方案分别进行了技术特点、设计制造、运行经验和安全性与经济性的比较,提出了在我国发展高温气冷堆的堆型选用原则和建议.     

高温气冷堆用国产石墨的摩擦性能

对国产细颗粒石墨和粗颗粒石墨在室温、400℃空气和氦气中的摩擦性能进行了试验。试验发现,摩擦系数随滑动速度的增加而增加,存在临界滑动速度。氦气环境对细颗粒石墨的摩擦系数有影响,对粗颗粒石墨的摩擦系数没有影响。400℃氦气下,粗颗粒石墨的摩擦系数比室温空气下的摩擦系数小,细颗粒石墨的摩擦系数小,细颗粒石墨的摩擦系比室温空气下的摩擦系数小。     

高温气冷堆核级石墨相关问题研究

本文通过对石墨在高温气冷堆中的运行环境进行了分析,研究了在石墨堆内构件设计中的关键问题和在高温气冷堆单个模块及其未来发展中核级石墨的需求。从原料、成型及中子辐照等角度分析了核级石墨国产化研究方向。根据核级石墨目前的研发形势,进行了风险问题分析。     

高温气冷堆堆芯实时热工水力模型

为建立适用于球床式高温气冷堆核电厂的模拟机,采用一体化仿真支撑平台vPower建立高温气冷堆堆芯的实时热工水力模型,利用流体网络求解氦气流道的流量与压力分布及传热网络求解球床燃料区、石墨反射层区与碳砖区的温度分布,实现整个氦气流场与固相温度场的实时、耦合计算。模拟100%额定负荷和50%额定负荷2个稳态工况和入口温度阶跃和流量阶跃2个动态过程。稳态工况与设计参数的定量对比以及动态过程的定性分析表明,该模型具有较好的适用性。     

高温气冷堆石墨材料的疲劳裂纹扩展综述

迄今为止,各国的高温气冷堆均采用石墨作为其堆芯活性区及反射层的主要结构材料。由于堆内的高温高辐照环境,石墨构件一般承受较高的热应力及辐照应力,这些应力的循环变化将引起疲劳载荷。     

高温气冷堆备用停堆装置新型供料器分析与试验

吸收球停堆装置参与球床型高温气冷堆的堆芯反应性调节控制,实现反应堆冷停堆,供料器是数百万个6 mm吸收球从堆芯反射层被气力输送回到贮球罐的起点,吸收球在供料器中被气流悬浮、加速,需研究不同结构型式的供料器的输送性能及可靠性.利用Fluent软件对新型流化管式供料器进行了数值模拟分析,获得速度、压力分布场,同时进行了空气介质常温流动供料器试验研究.模拟计算得到供料器局部阻力系数约为5.1,试验测得供料器局部阻力系数为5.7,结果在工程应用可接受的范围内.     

10MW高温气冷堆温度系数的测量和评价

在没有辅助热源的情况下．采用主氦风机循环和不大于500kW的核功率的联合加热方式加热堆芯并测量IOMW高温气冷堆的温度系数，用周期法测得石墨反射层平均温度从45．48℃到236．93℃过程中引起的反应性变化。同时，通过物理计算对测量结果进行评估．如果扣除氙毒和温度分布的影响．测量值和计算值是符合的。