反应堆冷却剂泵可靠性设计与分析

1概述 反应堆冷却剂泵(以下简称主泵)机组的研制经历了方案设计、技术设计、施工设计、样机制造以及型式试验等阶段,在此基础上还进行了1000小时以上的热态寿命考核试验,在这些工作的基础上对反应堆冷却剂泵的整体可靠性水平进行分析,以给出现有设计、制造条件下的主泵固有可靠性.     

屏蔽式主泵飞轮方案论证及转子轴系动态性能敏感性分析

为保证核电主泵满足反应堆停堆和断电事故后惰转时间的要求,对屏蔽式主泵机组的转动惯量要求、飞轮配重方案以及主泵转子轴系的动态性能进行分析,给出了飞轮方案,并进行轴承水膜刚度对转子轴系动态性能影响的敏感性分析.     

在役AP1000主泵锁紧杯断裂故障原因分析

三门核电厂2号机组首循环连续运行期间,发生了大型屏蔽电机主泵故障事件,导致机组停运。为分析主泵故障发生的原因,基于故障特点和原因分析方法论,制定了主泵故障排查的根本原因分析方法;通过排查主泵制造记录、评估现场运行数据、拆检取证、设计分析与试验验证、根本原因分析评估,最终确认主泵故障原因是下推力盘锁紧杯受周围流场流体激励作用发生局部共振,初始缺陷在共振作用下持续扩展并最终导致锁紧杯断裂,进而磨穿主泵屏蔽套并导致主泵故障。本研究建立的根本原因分析方法可为同类问题的原因分析和问题处理提供参考。      

核主泵转子屏蔽套热套装理论与实验研究

转子屏蔽套是AP1000核主泵的关键部件之一,转子屏蔽套的热套装是其制造和装配过程中最为关键的工序。文章首先对转子屏蔽套的热套装工艺进行了理论分析,指出了影响转子屏蔽套热套装的主要因素,分析了原有热套装工艺失败的原因,并针对原有热套装工艺的不足,提出了相应的改进措施。开展了转子屏蔽套热套装实验,实验结果表明,采用改进的热套装工艺,可以延长转子屏蔽套的热套装时间,降低了热套装的难度,提高了转子屏蔽套的热套装成功率。     

核电厂主泵振动控制技术研究

为解决秦山第三核电厂1号机组3号主泵的振动问题,通过在核电厂反应堆停堆期间,测量主泵系统的振动特性和模态参数,在反应堆启动升功率和满功率运行期间,测量主泵系统运行时的热位移、振动和相位变化过程,结合故障诊断分析技术、主泵运行历史数据分析、反应堆机组各种运行工况及运行参数变化对主泵振动的敏感度分析,确定了控制主泵振动的技术。首次将主泵振动水平控制在可长期稳定运行的优良水平,确保了核电厂反应堆长期安全运行的可靠性。     

AP1000反应堆冷却剂泵

1反应堆冷却剂泵 AP1000反应堆的冷却剂泵（以下简称主泵）是单级、全密封、高惯量离心式屏蔽泵，用来输送高压、高温、大流量的反应堆冷却剂。图1为主泵结构图。表1给出了主泵的设计参数。     

RELAP5程序对池式反应堆系统自然循环能力分析研究

<正>准确预测池式反应堆在全厂断电工况下的自然循环能力对于反应堆的设计和安全分析具有重要的意义。为验证RELAP5/MOD3.2程序对池式系统自然循环现象的模拟能力,针对某池式反应堆系统开展的自然循环实验进行了计算。系统节点划分包括模拟堆芯、主泵模拟件、外置循环泵、内热池、生物屏蔽柱通道、外热池、中间热交换器、独立热交换器、冷池、主容器冷却系统的建模。强迫循环稳态工况计算结果表明,热池内出现热     

ANDRITZ新型反应堆冷却剂主泵简介

ANDRITZ为配合中国的新核电项目(CNPl000)特准备了一套方案，为了继续跟综主泵的技术发展，根据大亚湾核电站用的反应堆冷却剂主泵资料，从性能参数、结构形式及布置等方面作了比较，以供新核电工程的决策．     

2MW液态钍基熔盐实验堆主屏蔽温度场分析

反应堆主屏蔽是核反应堆的重要组成部分,用来有效降低反应堆运行时屏蔽体外的辐射剂量水平,以满足反应堆部件材料对辐射限制的要求。温度是影响反应堆主屏蔽性能的重要因素。针对2 MWth液态熔盐堆(2-MW liquid-fueled molten salt experimental reactor,TMSR-LF1),采用MCNP软件获得功率分布后,利用Fluent软件对主屏蔽进行温度场计算。计算过程中利用Python语言编写了程序(MCNP to Fluent,MTF)来实现将MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)计算结果转换为功率密度的空间分布,以用户自定义函数(User-Defined Function,UDF)形式导入到Fluent,解决了MCNP计算结果不能直接导入到Fluent的问题,并分别计算了TMSR-LF1熔盐堆不同环境温度下的主屏蔽温度场分布情况。结果表明,在环境温度为5°C、18°C、25°C、30°C、35°C、40°C情况下,TMSR-LF1熔盐堆主屏蔽普通混凝土墙温度均低于要求限值,达到设计要求。     

秦山核电二期工程主泵瞬态计算

采用国际惯用的主泵瞬态计算方法,对秦山核电二期工程主泵可能出现的3种瞬态进行了计算,计算结果表明;两台主泵同时丧失交流电源时,主泵惰转的半流量时间大于10s,单泵惰转时,未受影响环路反应堆冷却剂流量增大,主泵卡转子时,反应堆冷却剂流量急剧减小。     

反应堆冷却剂系统流量测量试验研究与设计

华龙一号（HPR1000）设置了反应堆冷却剂泵进出口压差表用于测量反应堆冷却剂系统（RCS系统）环路流量,取消了二代改进型核电机组设置的弯管流量计。环路流量测量方式的改变直接影响RCS系统流量测量试验的实施。通过研究主泵的运行特性和系统的阻力特性,提出了基于主泵电功率测量RCS系统流量的试验方法。结合理论分析结果和工程实践经验,给出了反应堆冷却剂惰走流量试验的试验方法和验收准则。研究表明,主泵电功率法可以测量RCS系统的流量,反应堆冷却剂惰走流量可以通过主泵惰转过程的转速变化进行验证。      

一体化反应堆强迫循环转自然循环过程瞬态特性分析

核反应堆的自然循环可提供非能动余热排出能力,有利于提高反应堆的固有安全性。本文以一体化压水堆概念设计方案为对象,利用RELAP5/MOD3.4程序对强迫循环转自然循环过渡过程的瞬态特性进行分析,探讨了反应堆功率、主泵阻力、主泵转动惯量等因素以及不同运行策略对转换过程瞬态特性的影响规律。     

百万千瓦级核电站轴封型主泵整机集成试验验证优化方案研究

为确保主泵的安全性和可靠性,主泵整机在完成集成设计后需通过试验进行验证。文中介绍了主泵设计与验证的总体思路,提出了主泵工程样机需开展的整机试验项目。基于已有的试验条件,进行了主泵整机集成试验验证方案的优化和可行性分析。分析结果表明,在充分开展主泵各模块、子模块、部件和材料的试验与分析的基础上,可采用小流量试验方案进行主泵整机集成试验验证。      

离心泵主要性能参数与反应堆安全运行

以离心泵的主要性能参数为依据。讨论了反应堆在运行过程中需要注意的问题：以高通量工程试验堆（HFETR）运行为背景，归纳了高心泵在运行过程中容易出现的10种典型故障；运用离心泵的基础知识，可帮助运行人员迅速发现，判断和处理离心泵在运行时发生的故障，保证反应堆安全运行。     

AP1000核电厂主泵法兰螺栓在役检查系统开发

AP1000核电厂反应堆主泵法兰螺栓是在役检查重要监督项目之一,目前国内尚无针对该部件的在役检查系统及应用案例。本文结合AP1000主泵法兰螺栓结构特点、现场高剂量环境及复杂检查条件分析,设计开发了一套从螺栓中心孔内壁实施超声检测、适用于在役检查要求的主泵法兰螺栓在役超声检查系统。主泵模拟体上的调试试验结果表明,该系统可实现周向运行、垂直方向避障、专用超声探头与螺栓孔精确对中调节等功能,进而实现对主泵法兰螺栓的超声扫查。工程应用结果证明本系统满足AP1000核电厂主泵法兰螺栓在役检查现场要求,具有较高的可靠性和良好的适用性。      

Atmospheric-Pressure Small-Scale Thermal-Hydraulic Experiment of a PIUS-Type Reactor

An experimental small-scale low-pressure setup of a PIUS (Process Inherent Ultimate Safety)-type reactor was used for the examination of the stability during normal operation such as startup and load following operation and of the safety during accidents such as loss-of-feed- water and pump runaway. Automatic feedback pump control system based on differential pressure at lower honeycomb density lock was quite effective to maintain the stratified interface between primary and pool water in the honeycomb density lock during normal operation. The process inherent ultimate safety characteristics of the PlUS-type reactor was confirmed with pump-trip scram at the pump speed limit for the various simulated accidents such as a loss-of- feedwater and pump runaway.     

西安脉冲堆堆内构件加工制造

西安脉冲堆堆内构件是核反应堆的核心设备，其技术要求高，加工难度大。通过工艺试验和工艺评定，获得了堆内构件加工制造的工艺参数，成功地解决了上、下栅板、铅屏蔽层筒体的加工和LT24铝合金的焊接问题。     

Application of advanced core process monitoring procedures in German power reactors

The nuclear reactor core design and the nuclear fuel management have been changed remarkable during the last few years. This development was initiated by increasing costs for the fuel recycling and nuclear waste storage. The fuel material, the fuel pellet fabrication, the fuel assembly structure and the core composition have been varied to get an effective fuel exploitation. Based on advanced core process conditions the reactor power and the fuel burn-up have been increased at German plants in recent years. Improved dynamic process monitoring procedures are required to get more information about the varied core process behaviour during the reactor operation. Since several years ISTec has been performed investigations to the process monitoring based on process signal measurements in German nuclear power plants. Using the standard instrumentation of the plants process signals have been measured and analysed by means of the digital data acquisition system SIGMA. The measured time signals are influenced by core process transients, global and local process fluctuations and by signal line transfer functions. Advanced time series analysis methods have been applied to separate different process effects in the multiple signal matrix. The separation of different process influences can improve significantly the information about the process condition in the reactor core.     

AP1000核主泵排气过渡工况下瞬态流动特性研究

为了研究核主泵在排气过渡工况下的气液两相流瞬态流动特性,基于非均相流模型,采用CFX软件对核主泵排气过渡工况进行瞬态数值模拟,通过分析叶轮、导叶流道内的压力脉动、涡量变化及速度分布,得到了排气过渡过程的流动变化规律。研究结果表明：气液两相工况下,叶轮各流道内气相、液相的不均匀分布及两相之间的滑移作用,导致叶轮径向力产生大幅度波动;核主泵采用的扭曲型径向导叶,在进口含气率较高的工况下,其流道内易产生气泡堆积现象,使过流面积减小,产生较大的能量损失;核主泵类球形蜗壳的对称性结构,使左侧类隔舌部位出现低流速区,堵塞了部分出口流道,这也是核主泵排气过渡工况运行不稳定的重要原因。     

Transient flow analysis in reactor coolant pump systems during flow coastdown period

The rapid flow transient calculation in reactor coolant pump system is important in the safety analysis of a nuclear reactor. An accurate transient analysis of flow coastdown is also important and necessary for the design and manufacture of a reactor coolant pump. Only under the reliable work of a reactor coolant pump the safety of a nuclear power plant can be guaranteed. A mathematical model is developed for solving flow rate transient and pump speed transient during flow coastdown period. The detailed information of the centrifugal pump characteristics is not required. The flow rate and pump speed are solved analytically. The analytic solution of non-dimensional flow rate indicates that non-dimensional flow rate is determined by energy ratio β. The kinetic energy of the loop coolant fluid and the kinetic energy stored in the rotating parts are two important parameters in form of β. When the steady-state flow rate and pump speed are constant, the inertia of primary loop fluid and the pump moment of inertia are also two important parameters in flow transient analysis. For the condition all pump shafts are seized, the flow decay depends on the inertia of primary loop fluid. For the case that pump inertia is very large, the flow decay is determined by the pump inertia. The calculated non-dimensional flow rate and non-dimensional pump speed using the model are compared with published experimental data of two nuclear power plants and a reactor model test on flow coastdown transients. The comparison results show a good agreement. As the flow rate approaches to zero, the increase difference between experimental and calculated value is due to the effect of the mechanical friction loss.