CARR控制棒物理设计计算

中国先进研究堆(CARR)是一座高性能、多用途新型研究堆。CARR的控制棒物理计算是一个难点,本文采用Monte Carlo方法计算CARR的控制棒物理特性。物理计算的结果直接指导控制棒的结构设计和加工。     

控制棒计算的输运效应

本文研究了控制棒计算的空间网格效应和输运效应.结果表明:输运计算的空间网格效应很小,大约是相应的扩散计算的30%且反号;轴向输运效应(在过去的研究中都被忽略了)尽管不大(约为水平方向的20%左右).但确实存在,且与水平方向反号.这意味着在轴向计算中扩散理论低估了控制棒价值.本文提出了处理轴向输运效应的一种简单办法,数值结果表明,其结果非常接近参考方法的结果.在目前尚无三维输运程序的条件下,对得到三维输运的近似结果是有实用价值的.     

球床结构对PB-FHR中子物理特性的影响研究

氟盐冷却高温球床堆（PB-FHR）中燃料球的装卸依靠浮力完成。球床结构受堆芯几何、装卸料速度、熔盐密度、熔盐流动等诸多因素的影响,其不确定性是反应堆物理设计和安全分析中重点考虑的内容。参考装卸料实验台架（PRED）的实验结果,采用蒙特卡罗程序（MCNP）完成了固态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR-SF1）球床堆积密度、球床底部形状、冷却剂泄漏导致的液位下降等因素对中子物理关键参数的影响分析。结果表明,堆积密度的增加（50%~64%）导致燃料球装载量的增加、有效增殖因数的增加、温度系数的增加和控制棒价值的减小;相对于平坦型球床底部结构,外锥型结构会随着锥角的增加导致反应性先增加后减小,内锥型和斜面型结构则会引入负反应性;冷却剂泄漏事故引起的堆芯冷却剂液位大幅降低会导致堆积密实并引入负反应性。      

小型模块化熔盐堆控制棒布置的物理分析

sm-TMSR是中国科学院钍基熔盐堆核能系统中心（TMSR）设计的一款小型模块化多用途钍基熔盐示范堆。本文就sm-TMSR堆芯的控制棒布置进行了物理分析。首先,对熔盐堆特有的反应性变化现象进行了分析,提出了sm-TMSR控制棒的功能和需求,即:对于调节棒,要求设计的总价值在寿期初等于或略大于2.5×10-2,寿期末等于或略大于2.06×10-2;对于停堆棒,考虑卡棒准则,要求设计的单根棒价值在寿期初大于等于2.1×10-2;其次,计算了不同位置、不同控制棒孔道直径以及有无哈氏合金套管的单根控制棒价值;最后根据控制棒价值的需求大小,确定了控制棒组件在堆芯较为优化的物理设计:①控制棒组件孔道直径为9?cm,无哈氏合金套管;②4根控制棒成“十”字形分布,2根停堆棒均匀布置在堆芯的第1圈,2根调节棒均匀布置在堆芯的第6圈位置。      

扰动理论用于研究控制棒组的干涉效应

T.柯涅希等在用扰动理论研究快中子反应堆控制棒组的干涉效应时,曾假设棒组的扰动可以分解为每一根单棒的扰动的乘积,并得到了一些结论。本文指出该假设在物理图象上相当于忽略了棒间的干涉,因而不适用于多棒强干涉系统。我们修改了这一假设,认为棒组中两两棒对之间的干涉效应在总的干涉效应中起重要作用,因此在分解棒组扰动时,将各双棒系统的干涉效应作为最基本的单元保留了下来。导出了简单表达式,只要已知各单棒的效率和各棒对的干涉效应,便可求得由这些控制棒组成的任意棒组系统的总效率。对这一表达式进一步简化可以得到H.密达涅由高阶扰动理论导出的公式。对一些例子比较了各种近似方法,从结果看本文的近似方法是相当令人满意的。它的适用范围还需进一步研究。     

秦山核电厂控制棒驱动线设计

本文简要介绍秦山核电厂控制棒驱动线的设计依据、设计要求以及试验研究。在驱动线设计中必须考虑控制棒导向、部件间的定位和对中、水力学设计、落棒缓冲以及驱动轴与压紧部件的整体吊装等。分析和试验结果表明所设计的驱动线满足各项性能指标。     

HTR-10控制棒控制系统设计

10MW高温气冷实验堆（HTR－10）控制棒驱动装置采用链轮,环链传动,由步进电机经过齿轮减速机构带动链轮转动,从而使环链带动控制棒上下移动,HTR－10控制棒控制系统采用全数字化的分布式控制系统,实现了全部的控制,连锁和监测要求,实验和运行的结果证明,该系统具有功能完善,界面友好,操作方便,易于维护等优点。     

考虑格架的控制棒尖齿效应研究

利用节块法计算控制棒效应时,若处理不好控制棒价值会出现锯齿状的变化,即控制棒尖齿效应。本文利用一维模拟三维,分别将体积权重方法、轴向细网通量体积权重方法和带轴向不连续因子的轴向细网通量体积权重方法对不考虑格架和考虑格架时的控制棒尖齿效应进行修正,并比较其结果的差异。结果表明,格架带来的误差不可忽视,应选择较好的方法来得到均匀化截面,此外加入轴向不连续因子可明显减少均匀化所带来的误差。     

控制棒位置指示系统数字化设计

本文介绍了核电站控制棒位置指示系统设备的构成、设计原理,以及FPGA技术和PLC技术在设计、制造中的应用。     

控制棒驱动机构的电磁设计计算

步进磁力提升式控制棒驱动机构的电磁设计计算包括磁场力计算和3种电磁铁磁动势与其线圈长度的设计计算。本文以提升磁铁与提升线圈为代表,介绍了电磁设计计算的基本原理和方法。     

钠冷快堆控制棒分段设计研究

在钠冷快堆中,反应堆运行时的反应性补偿和停堆安全主要由控制棒来实现。当前的钠冷快堆设计中,一般含有安全棒、补偿棒和调节棒。其中,补偿棒中10B的富集度较高,使补偿棒的燃耗较高,且发热量较大,并造成周围燃料组件功率峰因子偏大。本文提出一种分段设计方案,可用于改进上述缺点。该方案相比于传统方案,控制棒发热减小约30%,控制棒燃耗减小50%,并能有效改善周围燃料组件的功率峰因子,控制棒更换周期可提升1倍。     

控制棒位置传感器检测装置设计研究

针对田湾核电厂控制棒出现的控制棒位置传感器测量故障,提出控制棒位置传感器检测装置研制需求。针对步长式控制棒位置传感器结构特点和装置功能需求完成方案设计及其工艺流程,完成了工况模拟容器、压力回路、加热装置和控制系统的设计。并通过热容试验、温度自动控制试验、压力跟随控制试验,验证了电加热功率、控制系统比例、积分、微分(PID)整定参数、压力参数的正确性。各个单元功能正常。     

新控制棒组件抓具设计简介

本文主要介绍适用于AFA3G燃料组件的新控制棒组件抓具的设计特点,尤其是通过采用自锁机构实现安全操作新控制棒组件的原理。     

控制棒的改进

研究性重水反应堆改建后,功率将提高50％,最大中子通量也将提高一倍左右。因此,某些控制棒的发热量也必然增加。尤其是自动棒,它经常在氦气中运行,棒的释热问题必须引起重视。 反应堆原用的控制棒是由许多镉块组成(见图1)。在自动棒导管内充以氦气作导热介质。它的温升和中子通量有关,也和散热条件有关。根据四次实测数据,并顺曲线延伸,画出棒的温升曲线,如图2所示。     

控制棒水力驱动系统的设计和研究

分析了２００ＭＷ核供热堆控制棒水力驱动系统的设计特点;系统中主要设备的设计特点及特性;旁路自调节结构的设计及其高温下的补偿作用以及系统温度特性的实验结果。经对实验结果的分析表明：ＨＤＳＣＲ和各设备的设计合理,运行可靠;各设备的设计不仅降低了设备的加工难度及安装难度,而且改善了系统的温度特性;系统安全能满足２００ＭＷ核供热堆对控制棒驱动机构的要求。     

CFR600核设计中控制棒价值非均匀效应的群常数修正方法研究

CFR600堆芯反应性控制和停堆仅使用控制棒,其价值计算的准确性对核设计至关重要。CFR600核设计计算中,组件使用直接体积均匀化,不考虑非均匀效应。但控制棒非均匀效应较强,需进行修正。本文研究控制棒非均匀效应的群常数修正方法,推导通量权重和反应性等效方法的理论计算公式;结合细网差分程序,开发完成群常数修正计算程序CREC;对CFR600安全棒和补偿棒的12群群常数进行修正计算研究,并验证了控制棒价值非均匀修正的计算结果。通量权重和反应性等效方法的计算结果与参考值吻合较好,此两种方法均可对控制棒价值非均匀效应进行有效修正。     

5MW THR控制棒水力驱动系统的设计及实验研究

控制棒水力驱动系统是不同于一般水动力堆使用的电磁-机械式传动系统的新型传动装置。它以反应堆冷却剂(水)为工作介质,经泵加压后,注入安装在压力壳内的水力步进缸,通过流量来控制水力步进缸外套作步进式运动,拖动与之相联的中子吸收元件。5MW HTR 是世界上首座使用这种传动的反应堆。采用该传动是为得到更好的安全特性,更可靠的驱动特性和良好的经济性。     

快堆控制棒组件非均匀效应修正方法研究

控制棒组件是快堆控制系统和安全保护系统的重要组成部分,快堆控制棒价值的准确求解至关重要。基于PASC?5程序的快堆少群均匀化群常数计算中使用直接体积均匀化方式,这会导致控制棒价值严重高估,必须对控制棒组件的非均匀效应进行修正。基于群常数修正的思路,本论研究了体积?通量权重、反应率之比守恒和反应性守恒3种方法在快堆控制棒组件非均匀效应修正中的应用;基于二维特征线程序开发了群常数修正因子计算程序FRHP。通过中国实验快堆算例进行测试验证,修正后的控制棒价值计算结果与MCNP计算的参考结果符合较好,表明3种方法均能对控制棒组件的非均匀效应实现有效修正,其中反应性守恒方法修正效果最好。     

粗网节块法中控制棒尖端效应研究

如何处理控制棒部分插入节块情况、避免出现控制棒尖端效应是采用粗网方法计算控制棒微分价值时的一个重要问题。本文在相关研究工作的基础上,研究了该问题的一种处理方法。该方法通过对插棒组件进行附加的一维轴向细网计算来产生部分插棒节块的等效均匀化截面,并对部分插棒节块应用轴向不连续因子,数值验证结果表明,该方法即使在不进行三维-一维耦合迭代计算的情况下,仍然可以有效地消减控制棒尖端效应。     

HFETR占栅元铍中孔控制棒物理特性研究

研究了高通量工程试验堆(HFETR)占栅元铍中孔控制棒物理特性。首先,采用CELL程序计算各组件的少群截面参数;然后分别对占栅元控制棒和占栅元铍中孔控制棒进行了堆芯物理计算,并对反应堆轴向热中子注量率分布、60Co产量以及控制棒价值做了比较。研究结果表明,占栅元铍中孔控制棒完全可以用于HFETR的反应性控制,而且可以提高反应堆的安全性和经济性。