部件焊接件在310℃钠中的腐蚀

CEFR的蒸汽发生器检测管由俄罗斯进口的10X2M钢与国产304L不锈钢焊接而成，其焊接区处在310℃流动钠中。诸多的快堆运行经验表明，部件的焊接处往往是部件受损的薄弱环节，因此，焊接件在高温钠中的抗晶间腐蚀性能及其相容性特征对CEFR的安全运行与安全分析有十分重要的意义。为确保快堆安全，本工作在CEFR的工况条件下进行了模拟试验，观察并分析焊接件材料与310℃钠的相容性特征及晶间腐蚀倾向，以为CEFR的安全运行及安全分析提供试验根据。     

3 CEFR不锈钢波纹管焊接件在高温钠蒸气中的腐蚀验证试验

CEFR运行时，一次泵和中间热交换器支撑上的及大旋塞上人孔通道中的不锈钢波纹管均处在高温钠蒸气介质中，波纹管的焊接区在快堆运行工况下是否会发生晶间腐蚀，这直接关系到CEFR的安全运行，必须给予足够的关注。为此，在CEFR的工况条件下进行了摸拟试验，观察并分析焊接件材料与高温钠蒸气的相容性特征及晶间腐蚀倾向，为CEFR的安全运行及安全分析提供试验根据。     

中国实验快堆栅板联箱焊接件与钠的相容性

在模拟中国实验快堆运行工况条件下，对用不同来源304不锈钢制造的栅板联箱焊接件进行试验研究，分析和测试在450℃钠中浸泡3000h后焊接件的晶间腐蚀状况及其力学性能变化。试验结果表明：在本试验条件下，焊接件试样的平均腐蚀速率均小于0.9mg/（m_²•h）；焊接件的焊接区及热影响区表面均未出现晶间腐蚀；试验前后，试样的屈服强度、抗拉强度及延伸率均无明显变化。     

CEFR主容器颈部支撑焊接件在190℃钠蒸汽中的腐蚀

CEFR主容器是不可更换的一级核安全设备,为了确保堆安全,需对其加工工艺,特别是焊接工艺进行各项性能的评定,颈部支撑焊接件在钠蒸汽中的抗晶间腐蚀性能是其中之一。1试验方法试验在高温钠热对流回路的汽相试验段中进行。主容器颈部材料为瑞典进口的316不锈钢,颈部支撑5083钢为     

CEFR事故余热排放系统管道热应变测量及结果分析

中国实验快堆(CEFR)以钠作为冷却剂。事故余热排放系统是CEFR快堆的专设安全设施,在反应堆出现地震、系统供电全部中断、全部蒸汽发生器给水中断的事故工况时,将堆芯余热通过空气冷却器非能动地排放到最终热阱。CEFR事故余热排出系统设计温度为550℃,运行温度最高为516℃,全部为双层管道,管道内运行介质为高温的液态金属钠。通过对事故余热排放系统进行热应变测量和数据分析,掌握系统管道的应力应变情况和监测系统运行状态的应力变化。     

中国实验快堆奥氏体不锈钢焊接件与钠蒸气的相容性

在400℃高温钠蒸气介质中,对俄罗斯进口的08X16H11M3奥氏体不锈钢中间热交换器与国产304奥氏体不锈钢支撑的焊接件进行了3000h的相容性模拟试验研究。结果表明：在本试验条件下,焊接试样的腐蚀速率很低,其等级为完全耐蚀;与钠蒸气接触的试样焊接区及热影响区表面均未观察到晶间腐蚀;在试验后试样的焊接区和热影响区表面,所有试样均未观察到Na的渗入;在国产304不锈钢热影响区的个别表面位置虽有1～2μm深的晶界小喇叭口出现,但其成分未出现异常;在试验过程中,国产304不锈钢表面出现明显的组分元素溶解扩散,但对材料基体的组织及力学性能未产生明显影响,试验后试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率与试验前相比无明显差别,断口形貌与试验前一样仍呈韧性断裂特征。     

中国实验快堆主容器母材及其颈部支撑焊接件在高温钠及钠蒸气中的腐蚀

在450℃钠和190℃钠蒸气中分别试验研究了中国实验快堆(CEFR)主容器316-316不锈钢焊接件及其颈部支撑316-5083钢焊接件与高温钠及钠蒸气的相容性特征.试验时间为3 000 h,钠中的氧含量及碳含量分别为＜25 μg/g和＜14 μg/g.试验后对腐蚀速率、微观腐蚀形貌、表面元素含量、力学性能进行了分析测试,结果表明,在本试验条件下,两种焊接件与高温钠及钠蒸气的相容性良好.     

中国实验快堆过热器出(入)口管焊接件在高温钠中的腐蚀

在氧含量≤25 μg/g、碳含量为26 μg/g的495℃热对流钠中,对俄罗斯进口的CEFR过热器出口管10X2M焊接件及俄罗斯的入口管12X1M-国产304H焊接件进行了2 800 h的相容性试验研究.试验后分析测试了焊接件试样的平均腐蚀速率、微观腐蚀形貌、表面组分元素含量,力学性能以及断口形貌.结果表明,在本试验条件下两种焊接件试样与高温钠具有好的相容性.     

CEFR一级事故排钠罐及储钠罐焊接件的腐蚀验证试验

该试验的主要任务是:对CEFR一级事故排钠罐(304 S.S.)及储钠罐(OCr18Ni9 S.S.)的焊接区和热影响区进行在CEFR工况条件下的摸拟试验,观察并分析材料与高温钠的相容性特征,尤其是晶间腐蚀,为CEFR的安全运行及安全分析提供试验根据。     

中国实验快堆粘钠设备动态去污技术模拟试验研究

采用硫酸和磷酸的混合酸作为去污剂,以530 ℃钠中浸泡3 700 h的304和316不锈钢为试样,进行了快堆设备去污模拟试验,并在去污试验后对试样进行去污深度、微观形貌以及力学性能等分析。结果表明：304和316不锈钢最大去污深度分别可达约10 μm和4 μm;材料去污深度随去污温度、时间、去污剂流速的增加而增大;相同条件下,304不锈钢的去污深度大于316不锈钢。去污后,材料均保持较好的延伸率,抗拉强度略有降低,不影响材料的整体力学性能。以12.5 g/L硫酸和30 g/L磷酸的混合酸一步法去污作为快堆粘钠设备的去污法具有操作简单、去污快、产生废液量少的特点,说明该混合酸是一种高效去污剂。     

中国实验快堆粘钠设备动态去污技术模拟试验研究

采用硫酸和磷酸的混合酸作为去污剂,以530℃钠中浸泡3 700 h的304和316不锈钢为试样,进行了快堆设备去污模拟试验,并在去污试验后对试样进行去污深度、微观形貌以及力学性能等分析。结果表明:304和316不锈钢最大去污深度分别可达约10μm和4μm;材料去污深度随去污温度、时间、去污剂流速的增加而增大;相同条件下,304不锈钢的去污深度大于316不锈钢。去污后,材料均保持较好的延伸率,抗拉强度略有降低,不影响材料的整体力学性能。以12.5 g/L硫酸和30 g/L磷酸的混合酸一步法去污作为快堆粘钠设备的去污法具有操作简单、去污快、产生废液量少的特点,说明该混合酸是一种高效去污剂。     

4 CEFR大、小栅板联箱焊接件在高温钠中的腐蚀及验证试验

CEFR大、小栅板联箱是堆芯支承结构的主要部件，在反应堆的寿命期内不可更换，为核安全一级设备。连续长时间的钠浸泡及承重，使人们不得不特别关注该部件焊接部位的晶间腐蚀倾向及其力学性能变化。本课题目的是在模拟的CEFR工况条件下试验并检查大、小栅板联箱焊接件的晶间腐蚀情况以及试验前后力学性能的变化，为CEFR的安全运行及安全分析提供试验依据。     

国产氩中氢计的校准试验

中国实验快堆（CEFR）的二回路钠中微量钠水反应监测主要采用氢计，它是涉及CEFR运行安全的十分重要的在线测量仪表。同时也是氩中氢含量测定的重要手段。由于通常的仪表测量仅是相对测量，因此，要求对此类杂质测量仪表进行校准。为准确测得氩中氢含量，采用了标准氢含量的氩气对国产扩散型氩中氢计进行了校准试验。国产氩中氢计的校准试验是在清华大学氢计的试验钠回路上进行的。     

304L不锈钢代替321不锈钢的可行性研究

为了优选反应堆材料,本文对0Cr18Ni10Ti(321)和00cr19Ni10(304L)不锈钢的冶金性能、物理性能、力学性能、腐蚀性能、焊接性能、加工性能进行了对比分析.分析结果表明:304L不锈钢除了拉伸和蠕变强度比321不锈钢低一点外,其余性能在反应堆运行工况下比321不锈钢好.在反应堆中304L不锈钢可以替代的321不锈钢.     

中国实验快堆额定工况下冷热钠池数值分析

应用计算软件STAR-CD对中国实验快堆(CEFR)正常运行工况中的额定工况进行了三维数值分析，使用多孔介质模型对屏蔽柱的影响进行了模拟，给出了冷热钠池的三维温度场和流场，与已有热工设计进行了比较，并着重分析了浮升力在数值模拟计算中的影响，为事故工况下的设备动态分析及相应的设备力学分析提供了数据。研究结果为CEFR的优化设计及事故分析提供了参考数据和技术支持。     

CEFR蒸汽发生器给水调节系统的设计与调试

蒸汽发生器给水调节系统是中国实验快堆（CEFR）重要的控制系统,需要实现自动控制。根据该系统的控制需求针对性地设计了一套给水调节控制方案,并在CEFR实堆功率运行工况下验证了该控制方案。堆上试验结果表明,该控制方案能够在各种设计工况下维持蒸汽发生器出口钠温稳定,具备抑制反应堆其他参数干扰的能力。本研究通过CEFR蒸汽发生器给水调节系统的设计与调试工作,实现了CEFR蒸汽发生器给水调节系统的自动化控制。     

CEFR在ULOF工况下的自然循环能力分析

自然循环能力是衡量钠冷快堆固有安全性的重要指标,堆芯布置、回路设计及工况参数等都会影响堆芯自然循环能力,因此不同堆型的自然循环能力有很大差异。为了保证堆芯事故得到有效缓解,中国实验快堆(CEFR)的设计中通过优化系统布置,重点考虑了堆芯自然循环。本文采用SAS4A程序对CEFR进行系统建模,分析了CEFR在无保护失流(ULOF)工况下的堆芯热工水力参数瞬态特性,验证了CEFR利用自身自然循环和负反馈设计进行事故缓解的能力,本文还对一回路流动阻力和二回路钠装量对堆芯自然循环的影响进行分析。计算结果表明,CEFR具有良好的自然循环特性,在ULOF工况下可以依靠其负反馈停堆,并能够建立起稳定的自然循环从而导出堆芯余热。     

中国实验快堆结构材料辐照装置设计

为在中国实验快堆(CEFR)上开展国产快堆包壳材料的辐照试验,进行了CEFR首个结构材料辐照装置的设计。材料辐照装置的创新设计基于CEFR的辐照条件和堆芯组件的基本结构,通过在辐照装置内部设置不同气隙尺寸的辐照罐,实现了在快堆不同功率稳态运行条件下(40%和100%额定功率)对材料样品不同辐照温度(450~600℃)的要求。辐照装置具有样品辐照温度与中子注量率的非在线监测功能,其结构具有通用性,能满足材料辐照标准试样最大装载的需要。通过对辐照装置进行热工分析和堆外的传热验证试验、流阻特性和结构稳定性验证试验,保证了辐照装置的设计能满足材料辐照任务的要求。     

扩散型氢计系统在中国实验快堆的实际应用研究

在快堆运行中,钠泄漏是快堆核电厂运行的一大安全隐患,特别是二回路蒸汽发生器换热管破损引起的钠水反应将对反应堆的安全运行造成极大的损害。本文通过对中国实验快堆(CEFR)蒸汽发生器氢计系统在不同工况下的在线监测响应特性的研究分析,掌握氢计的实际运行特性,并对氢计系统在实际应用中存在的问题给出相应的解决措施及建议,优化CEFR氢计系统运行维护技术,对于保证氢计系统可靠运行,及时发现蒸汽发生器换热管的微小泄漏,防止蒸汽发生器中、大泄漏事故的发生,优化工程应用,确保反应堆运行安全,具有重要意义。     

圆柱型感应式钠电磁泵自然对流下的三维温度场仿真研究

钠电磁泵国产化设计研发对钠冷快堆电站具有重要意义,而电磁泵运行过程中产生的热量会严重影响其安全运行。因此,电磁泵温度场的分析研究对其设计、制造及运行监测十分重要。本文以流量为10 m~3/h,扬程为0.5 MPa的圆柱型钠电磁泵为研究对象建立三维模型,并基于有限元计算分析方法,对电磁泵在不同负荷和工况下进行三维温度场的计算和分析。计算结果显示,影响电磁泵绕组线圈散热的主要热源为泵沟内部高温钠的导热,电磁泵绕组线圈在电流为30 A的工况下,最高温度约为493.4 K(220.4℃),接近其设计限值513 K(240℃)。同时,本文通过采用更高绝热系数隔热材料,减少高温钠热量的径向传递,有效地降低了电磁泵绕组线圈的温度,使其最高温度降至468.1 K(195.1℃),满足长期安全运行的要求。最后通过试验数据验证了仿真计算模型与计算结果的准确性。