管道穿透裂纹泄漏率计算程序

穿透裂纹泄漏率计算程序是为了计算管道发生微小穿透裂纹时管内流体向外泄漏的临界流量而专门编制的程序采用的基本数学模型是由Abdollahian和Chexal修正过的Henry的两相临界流模型．该模型适合于计算流道长度与流道直径之比大于12的长管泄漏.     

管道贯穿裂纹泄漏率预测

充分考虑入口为过冷水、两相和过热蒸汽等情况下的临界和非临界流动,对摩擦压降、拐角压降以及临界流模型Henry-Fauske中的相变起始点进行了修正,开发出破前泄漏(LBB)的管道贯穿裂纹泄漏率计算程序。与目前通用的裂纹泄漏率程序(PICEP和SQUIRT)分别就常规直管道、人工裂纹以及自然形成裂纹的泄漏率实验数据进行了对比。计算分析表明,该程序计算结果与实验结果吻合较好且精度高于PICEP和SQUIRT。此外,通过计算分析研究,获得了背压和滞止焓以及裂纹形貌(包括局部粗糙度、全局粗糙度及裂纹开口位移、裂纹拐角数目等)对泄漏率的影响规律。     

压水堆核电厂管道泄漏特性数值模拟研究

为研究压水堆核电厂管道泄漏特性，基于一维两流体数值模型，耦合了等温气泡生长模型，提出了一种两相临界流模型，该模型考虑了临界流过程中的亚稳态流体核化与非平衡传质。该模型通过一种显式差分格式的算法加以实现。通过与相关实验数据进行对比计算可知，本文模型具有较高的计算精度与计算效率。利用该模型对两相临界流流动与传质过程进行了理论分析，结果表明，流体过冷度对流动与传质过程具有显著影响，而流体入口压力仅影响流动过程。本研究建立的两相临界流模型可为管道与压力容器泄漏安全性分析提供参考与理论基础。      

LBB设计中管道贯穿裂纹张开位移及泄漏率计算研究

在核电站管道破前漏设计(LBB)过程中,需要对管道的关注部位假设一个贯穿裂纹,然后计算该裂纹在正常运行工况下的裂纹张开位移(COD)以及流体泄漏率,从而验证管道LBB设计准则的适应性。本文介绍了COD以及泄漏率计算的意义,然后探讨了各种计算方法的优缺点和发展方向,最后给出了自主开发程序的验证算例。文中讨论的问题可为LBB技术在我国核电厂中的应用提供参考。     

管道泄漏率计算模型研究和程序开发

在破前漏(LBB)技术的应用中,需要计算通过裂纹的泄漏量。本文根据均相非平衡流理论建立了泄漏率的计算模型,并将计算结果与试验结果对比。结果显示,大部分计算得到的泄漏量与实验测量的泄漏量的偏差都在±50%以内,满足工程应用的要求,支撑了LBB的应用。     

LBB管道裂纹泄漏率计算软件PICLES验证研究

管道裂纹泄漏率计算是破前漏（LBB）分析中的关键技术，采用与有效软件进行对比和与实验结果进行对比的方式，对国内自主研发的泄漏率计算软件PICLES进行验证研究。与已有成熟工程应用的国际同类软件（PICEP和SI-PICEP）对比，PICLES与其计算结果相差较小；与管道裂纹泄漏率实验结果对比，PICLES计算出的泄漏率与其相差?80.23%~?43.79%，PICLES计算的泄漏裂纹长度与实测裂纹长度相差21.84%~79.07%，说明将PICLES用于过冷水管道LBB分析具有较高的保守性。因此，PICLES可用于实际工程中的LBB分析。      

管道裂纹泄漏率计算方法研究

介绍了常见的管道环向和轴向贯穿裂纹在拉伸和弯曲载荷下的张开位移计算方法,给出了基于Henry均匀非平衡流模型的管道裂纹泄漏率计算方法。将上述方法程序化,利用公开文献中的裂纹张开位移和泄漏率的试验结果与相应的计算结果进行对比研究。结果表明,利用上述计算方法能够有效预测管道裂纹张开位移和泄漏率,可用于LBB裂纹泄漏评估;但上述方法不是精确计算方法,在工程应用时需考虑一定的保守系数。     

压水堆管道小破口蒸汽临界流泄漏实验研究

为探究压水堆核电厂小破口失水事故中管道小破口蒸汽临界流泄漏特性,开展了管道小破口泄漏实验,以探索饱和/过热蒸汽临界流泄漏特性。基于压力管道疲劳贯穿裂纹（微通道）,开展了流体压力3～12 MPa、流体温度240℃～320℃范围内的蒸汽临界流泄漏实验。实验结果表明,蒸汽临界质量流速与初始流体压力呈正相关关系,与初始流体过热度呈负相关关系。与过冷水临界流泄漏相比,蒸汽临界质量流速受入口压力损失、摩擦效应与加速效应的影响相对较弱。利用一维等熵模型预测了蒸汽临界质量流速,预测值与实验值平均相对偏差为14.17%,表明一维等熵模型具有良好的蒸汽临界质量流速预测精度。     

穿透裂纹临界泄漏率分析程序的研制与验证

建立考虑裂纹形态参数影响的周向穿透裂纹临界泄漏率的计算模型,以此为基础编制计算程序PC-Leakflow2。介绍程序的计算流程及求解方法,对影响裂纹临界泄漏率的各个输入参数进行敏感性分析,用文献中的临界泄漏率试验数据对PC-Leakflow2程序的计算结果进行验证。用PC-Leakflow2程序和经典的临界流模型对相同的例题进行计算,计算结果表明:临界泄漏率的大小受裂纹形态参数的影响较强;经典的临界流模型会显著地高估紧密裂纹的临界泄漏率。     

不同材料的核电厂主管道LBB评估对比研究

我国核电厂主管道的材料主要有铸造奥氏体不锈钢(CASS)和锻造不锈钢(WSS)。针对CASS和WSS两种材料的主管道,依据美国核管会的SRP3.6.3进行主管道硬前漏(LBB)评估的对比研究。考虑热老化效应获取可信的材料性能数据,根据材料性能差异采用极限载荷法或J积分撕裂模量汇交法计算临界裂纹尺寸。根据Henry均匀非平衡双相流模型计算泄漏裂纹尺寸,并通过环向表面裂纹和贯穿裂纹的扩展分析论证了裂纹疲劳扩展不会导致管道的突然断裂。研究结果表明,WSS材料和CASS材料相比具有更好的LBB性能。     

破前漏分析中泄漏率模型研究进展

破前漏（LBB）分析对商业核电站承压设备的安全分析至关重要,并有许多突出的优点。目前,LBB在高温气冷堆上的应用尚不成熟,而提出较为精确的破前漏泄漏率模型是破前漏思想能否在高温气冷堆上得以应用的关键。文章主要概述目前各国破前漏分析中泄漏率模型方面的研究进展。通过分析各个泄漏率模型的基本假设,理论分析、计算流体力学分析、实验验证及应用实例,分析各模型的优缺点,理清各因素对泄漏率的影响,并筛选可能应用到高温气冷堆破前漏分析泄漏率模型中的合理部分,为后期高温气冷堆破前漏泄漏率模型研究提供建议。     

LBB在蠕变温度以上核级管道设计中的应用

LBB（Leak-Before-Break）技术是保证核反应堆结构安全和可靠的一种重要分析方法。对于在蠕变温度以上高温堆（如快堆）的核级管道,运用LBB分析时应考虑疲劳和蠕变对裂纹扩展的影响。本工作以法国规范RCC-MR的A16为基础、以快堆余热排放系统的一段管道为研究对象进行LBB分析,总结出一套运用于蠕变温度以上核级管道安全分析的LBB方法。经计算得到,在蠕变温度以上,蠕变对裂纹扩展的影响较大。经验证,该管道符合LBB技术对于裂纹稳定性及泄漏量可探测性的条件,满足从开始泄漏到裂纹失稳的时间要求。     

LBB裂纹稳定性分析方法研究

破前漏（LBB）分析是一种先进的管道分析评价技术,其关键技术是裂纹的稳定性分析,决定着LBB技术的可用性。本文从核级管道的失效模式出发研究了LBB分析的裂纹稳定性分析问题,并探讨了修正J积分撕裂模量汇交方法(J-T方法)、修正极限载荷分析法以及两倍弹性斜率法的优缺点和适用范围,最后通过工程算例对不同分析方法进行检验,其结论可为我国核电站管道的LBB设计提供参考。     

Results of reliability test program on light water reactor piping

The Japan Atomic Energy Research Institute has conducted a piping reliability test program to demonstrate the safety and reliability of light water reactor primary piping. In this program, pipe fatigue test, leak-before-break (LBB) verification test and pipe rupture test were carried out to examine the integrity of piping, to verify the LBB and to demonstrate the effectiveness of protective measures against jet impingement and pipe whip loads under a pipe rupture event.In the pipe fatigue test, a procedure to predict the fatigue crack growth was developed, and the integrity of piping during the plant service life was evaluated. In the LBB verification test, the pipe fracture test and the leak rate test were performed to verify the LBB in the primary piping.In the pipe rupture test, the influence of jet impingement on the target disk and the deformation behavior of whipping pipe and restraint were investigated. Using the test results, the jet impingement behavior and the effectiveness of pipe whip restraint were demonstrated.     

Ontario hydro's leak before break approach: Application to the darlington (candu) nuclear generating station a

Ontario Hydro has developed a leak before break (LBB) approach for application to the large diameter heat transport piping for Darlington NGS A as an alternative to the provision of pipewhip restraints. This approach has been applied to pipe sizes which are equal to or greater than 530 mm (21 in. NPS). The proposed LBB approach incorporates assessments at several levels to provide assurance against catastrophic rupture. A comprehensive and systematic review of pipe failure mechanisms is considered the first important step in establishing role and applicability of the LBB concept. The elements integral to the approach are those related to demonstration of crack stability utilizing fracture mechanics methods and those related to leak rate predictions and leakage detection capability. For evaluation of crack stability the J-integral/tearing modulus (J/T) method has been selected. Results from an extensive material test program from actual heat transport piping, forgings, associated welds and heat affected zones as inpur to EPFM analyses provide the J-resistance and J—T curves. The details of EPFM analyses for a straight pipe with a circumferential crack and a piping elbow with a central longitudinal throughwall crack are presented here. Additionally, results of crack opening detail, the effects of crack face pressure, the predictions of LEAK RATE code and an assessment of the leakage detection capability are presented.     

主管道材料高温力学性能研究

提供核电厂破前漏（LBB）设计所需材料性能参数需要测量主管道母材和焊接材料在高温下的力学性能（包括材料在地震环境下的高温动态力学性能）。基于万能伺服材料试验机和高速材料试验机测量了核电厂主管道母材控氮00Cr17Ni12Mo2不锈钢及焊接材料OK Tigrod 316L在高温（350℃）下的静动态拉伸力学性能、裂纹扩展率和静动态断裂韧性。与主管道母材和焊接材料的常温力学性能相比,2种材料在350℃下的静动态拉伸力学性能以及OK Tigrod 316L在350℃下的静动态断裂韧性都较常温有较大幅度的降低,2种材料在350℃下的抗裂纹扩展性能较常温略有下降。研究成果可为核电厂管道的LBB设计提供试验技术和材料参数支持。     

压力管道破前漏分析的一种简化方法

介绍了一种用于核反应堆管道和压力容器破前漏（ＬＢＢ）分析的简化方法，它主要以线弹性断裂力学的基础，将ＬＢＢ分析中应力强度因子，裂纹张开面积和泄漏率等计算以解析公式表达出来。这种方法使用方便，而且满足有关的国家标准和国际规范的要求，适用于一些应力分布和几何形状比较简单的管道和压力容器，或用于ＬＢＢ性质的近似估计。