承压热冲击下压力容器断裂力学分析

依据美国核管会（NRC）最新法规要求和研究进展,阐述了压水堆核电厂反应堆压力容器（RPV）承压热冲击（PTS）最新评估方法。基于热工水力系统程序RELAP5和有限元分析软件ANSYS,针对某传统二代压水堆核电厂模拟在PTS典型瞬态过程下热工响应行为及压力容器模型断裂力学分析,并评估不同瞬态的危险性及其随压力容器材料脆性的变化。分析表明：表面裂纹和靠近内壁面的埋藏裂纹比深埋裂纹更易发生开裂;同等条件下轴向裂纹较环向裂纹更易开裂,且大中破口事故下轴向裂纹远较环向裂纹更易贯穿壁厚。     

反应堆压力容器承压热冲击分析研究

依据RCC-M规范和美国NRC 10CFR50.61,对存在假想裂纹的反应堆压力容器堆芯带区进行承压热冲击分析研究.计算核电厂寿期末的基准温度,并采用承压热冲击筛选准则进行评定;计算了承压热冲击瞬态作用下裂纹尖端的应力强度因子,并按RCC-M规范进行评定.     

田湾核电站反应堆压力容器承压热冲击分析

反应堆压力容器(RPV)是核反应堆中不可替换的关键设备。田湾核电站在役前检查阶段,发现反应堆压力容器2#焊缝存在超标缺陷,2#焊缝处于堆芯筒体段,属强辐照区。为评价该缺陷的可接受性,采用有限元方法对反应堆压力容器2#焊缝进行了承压热冲击分析,在分析中考虑了小破口失水事故和安全阀误开启这两种最严酷工况。计算结果表明:有限元分析的结果与外国专家推荐方法的计算结果基本吻合,且田湾核电站反应堆压力容器2#焊缝寿期末的脆性转变温度小于最低容许脆性转变温度,能满足防脆断的设计要求。     

反应堆压力容器承压热冲击(PTS)分析

在反应堆运行过程中发生严重的失水事故(LOCA)时,应急堆芯冷却系统启动,冷的安注水从安注接管注入反应堆压力容器(RPV)中,此时压力容器还维持较高压力,这种瞬态就称为承压热冲击,即PTS(Pressurized ThermalShock).按照10CFR50,61[2]和RCC-M规范[1],对安注接管、焊缝和堆芯筒体三个区域,进行了PTS工况评估,分析结果表明,在发生PTS时,压力容器的完整性是能够保证的.     

承压热冲击下材料特性对反应堆压力容器结构完整性的影响

介绍了承压热冲击(PTS)分析的背景和研究现状,阐述了基于确定性断裂力学的反应堆压力容器(RPV)结构完整性分析方法.分析了材料性能模式(线弹性和弹塑性)和辐照效应对PTS下RPV结构完整性的影响.     

反应堆压力容器承压热冲击概率断裂力学分析

在反应堆过冷瞬态下,沿壁厚范围内的温差将引起很大的热应力,在反应堆压力容器(RPV)内壁产生较高的拉应力,再加上内压的作用,内表面缺陷有可能迅速扩展甚至贯穿壁厚。本文采用概率断裂力学基本理论,考虑各参数的不确定性因素,在明确各参数随机分布特征的基础上,利用Monte Carlo法通过程序产生相应的随机数,然后依据断裂力学评定准则建立功能函数,最后完成可靠性数据的统计计算并给出失效概率。     

反应堆压力容器承压热冲击中的PSA方法研究

在瞬态过程中,当处于承压状态下的反应堆压力容器(RPV)的内表面被快速冷却时,即为承压热冲击(PTS)。由此,反应堆压力容器可能出现贯穿裂纹而失效。为分析PTS事件导致RPV出现裂纹的频率,需要进行概率安全评价(PSA)。通过PSA模型确定可能引起PTS的事件序列,并结合这些序列的热工水力分析结果,为PTS概率断裂力学分析提供支持。     

承压热冲击下反应堆压力容器中流体的瞬态混合特性

热冲击下,反应堆压力容器中的热工水力特性是一个与反应堆安全密切相关的课题。本文在1/10的模型体上进行了高温高压下安全注水时流体的瞬态混合特性实验,得到了在有回路流动和无回路流动时以及不同的环腔流体温度下的混合特征。结果表明,环腔无流动时,随着安全注水流速的提高,混合函数下降得更快,幅度更大;环路有流动时,混合函数变化缓慢：当环腔内的流体温度达到一定的数值后,压力容器部分区域的混合函数发生明显变化。     

基于统一曲线法的反应堆压力容器防脆断承压热冲击分析

田湾核电厂将3、4号机组硼水贮存系统水箱运行温度从70℃调整至20℃,以降低水箱钢衬里应力腐蚀的风险。水箱运行温度的调整会影响反应堆压力容器（RPV）的防脆断设计分析结论,需重新进行评价。采用统一曲线法对RPV2号焊缝进行了承压热冲击分析,并与采用初始设计方法的分析结果进行对比。结果表明,在水箱运行温度为20℃条件下RPV满足防脆断设计要求,采用统一曲线法评价时RPV具有更大的设计寿命容量。     

LOCA下具有表面裂纹的反应堆压力容器承压热冲击分析

失水事故（LOCA）瞬态下,具有半椭圆形表面裂纹的反应堆压力容器（RPV）承压热冲击（PTS）问题被研究。采用有限元方法计算瞬态过程的热-应力响应;采用影响函数法计算应力强度因子,分别对母材和堆焊层内的应力进行分解,从而解决了由于堆焊层存在造成的应力拟合困难带来的计算偏差。编制了相应的断裂分析程序,对LOCA下RPV的结构完整性进行了分析。结果表明,在研究的LOCA下,整个瞬态过程中RPV应力强度因子均未超过材料断裂韧性,压力容器结构安全。本文研究为RPV在PTS下的结构完整性评估提供理论指导。     

承压热冲击下AP1000压力容器直接安注瞬态数值模拟研究

基于计算流体动力学(CFD)分析方法,采用流固共轭传热方式,对非能动堆芯冷却系统(PXS)的堆芯补水箱(CMT)热态功能试验、CMT注入同时自动减压系统(ADS)动作、蓄压安注箱(ACC)安注后CMT再注入以及常规余热排出系统运行等4种工况下反应堆压力容器(RPV)环腔内流动传热状态进行瞬态数值模拟,研究RPV壁面温度瞬态变化以及环腔下降段内流体的混合特性。结果表明:4种工况下直接安注(DVI)接管管嘴与RPV内壁面相交斜面处冷却水混合剧烈,冷段是否有流体注入环腔对其内流体温度分布变化影响巨大,且DVI接管管嘴局部区域将发生较大的温度变化。     

Probabilistic Fracture Mechanics Round Robin Analysis of Reactor Pressure Vessels during Pressurized Thermal Shock

In this study, round robin problems for the failure probabilities of a reactor pressure vessel are solved using the probabilistic fracture mechanics code. The flaw distribution and flaw density were modified to incorporate the effects of inspection quality. Then, the impact of the inspection quality and other key parameters on the failure probability was quantitatively evaluated. The results showed that the effect of inspection quality on the failure probability has the same characteristics irrespective of the two quite different transients and the wide range of fluence level. Overall, the various inspection qualities considered in this study resulted in about an order of magnitude difference in failure probability. Additionally, it was found that the effect of warm prestressing on the failure probability depends on the characteristics of the transients.     

小型压水堆压力容器内部三维流场计算

In the reactor safety analysis process, it is important to obtain an accurate flow field inside the pressure vessel. Taking the small pressurized water reactor as the research object, the computational fluid dynamics (CFD) method was used to calculate and analyze the internal flow field of the reactor pressure vessel, and the fuel assembly flow distribution and the lower head mixing characteristics were obtained. The results show that the maximum flow distribution coefficient of the fuel assembly is 1.032, the minimum value is 0.934, and the overall flow distribution is characterized by “large in the middle and small in the edge” under the high-speed symmetrical inlet condition of the two pumps. The flow vortex of the lower head is enhanced, and the uneven distribution of the flow distribution of the fuel assembly is increased, under the high-speed asymmetric inlet condition of the pump. The minimum mixing factor of the coolant flow at the core inlet was calculated to be 0.022 due to the insufficient mixing characteristics of the lower head.     

小型压水堆压力容器内部三维流场计算

反应堆安全分析过程中,获得反应堆压力容器内部准确的流场至关重要。以小型压水堆为研究对象,运用计算流体力学(CFD)方法对反应堆压力容器内部流场进行计算分析,获得燃料组件流量分配和下封头混合特性。结果表明:两泵高速对称入口条件下,燃料组件流量分配系数最大值为1.032,最小值为0.934,且流量整体分布呈现"中间大、边缘小"的特点;一泵高速非对称入口条件下,下封头流动漩涡增强,燃料组件流量分配的不均性增大;下封头混合特性计算得到堆芯入口冷却剂流量混合因子最小值为0.022,下封头冷却剂混合能力不足。