余热排出泵电机LOCA鉴定试验关键技术研究

对于中国改进型三环路压水堆(CPR1000)机组余热排出泵电机冷却剂丧失事故(LOCA)环境鉴定试验中,实现对试验装置的热冲击和电机带载稳定运行是关键技术。利用压力为1 MPa大流量饱和蒸汽源实现热冲击阶段蒸汽临界流动,并通过设计使得热冲击在12 s内完成。采用水力测功机作为电机负载。水力测功机安装在LOCA试验容器外,通过中间轴与LOCA试验容器内的电机连接。为减少传动系统振动,将中间轴固定在LOCA试验容器壁面,并采用大挠度联轴器。在试验中电机平稳运行,满足试验要求。     

非能动核电厂1E级阀门电动装置的鉴定与试验

介绍了三代非能动核电厂1E级阀门电动装置的设计及其鉴定要求,阐述了鉴定试验方案,包括基于IEEE 382-2006标准的代表性样机选型和鉴定试验序列,以及电磁兼容性、热老化、热循环、辐照老化、磨损老化、正常循环加压、振动老化、抗震和设计基准事故模拟等一系列的鉴定试验方法和结果。对抗震试验、设计基准事故试验中的技术问题进行了探讨,指出了相应的解决方案和措施。通过对国内自主研制的阀门电动装置样机的鉴定试验,最终验证电动装置在核电厂服役过程中能够达到规范书的安全功能性能要求,并具有60年鉴定寿命。     

核电设备严重事故鉴定标准建设

我国现有的核电设备鉴定标准仅考虑了设计基准事故下的可用性.福岛核事故后,对严重事故环境务件的设备鉴定已成为国际核电设备鉴定标准的发展趋势.通过对严重事故缓解和处理设备的梳理以及对严重事故环境条件、模拟方法和试验装置的研究,建议从3个方面完善我国核电设备鉴定标准体系,补充严重事故鉴定的内容.     

冷凝水收集装置对非能动安全壳热量导出系统影响试验研究

非能动安全壳热量导出系统（PCS）作为三代核电厂重要的安全系统,用于事故后安全壳的非能动冷却。利用大型安全壳综合试验装置,可开展安全壳内复杂的热工水力现象与安全系统之间耦合行为的研究。本文利用大型安全壳综合试验装置开展了PCS换热器冷凝水收集装置对PCS排热影响及收集率试验。结果表明,在工况范围内,换热器下方安装冷凝水收集装置对PCS的换热能力没有明显的不利影响,且其收集率较高。     

研究堆内材料释热率测量装置研制

为了探究材料释热率在研究堆孔道内的轴向分布规律,以高通量工程试验堆（HFETR）G7孔道为例,设计一种材料释热率测量装置。通过数值模拟方法得到释热率测量装置及试验段在载荷作用下的应变分布云图,采用物理计算得到量热计校对桥和测量桥的温度参数,并利用本装置在G7孔道开展释热率测量试验。结果表明,该装置整体结构满足强度要求,试验段量热计之间需加装保护管;计算得出样品、校对桥和测量桥的温度低于材料熔点,装置满足热工要求;试验测得的释热率值随堆功率变化规律性强,且不同材料在不同能量等级的γ射线环境下,对γ的吸收性是有区别的。因此,本装置可以作为HFETR释热率测量工具,为确定不同材料在堆内释热率分布情况提供保障。      

二次侧非能动余热排出系统自然循环特性瞬态实验研究

利用三代核电非能动余热排出实验装置(ESPRIT)对华龙1号反应堆的二次侧非能动余热排出系统(PRS)的自然循环特性进行了瞬态实验研究。实验在原型工况、提升功率工况和提升阻力工况下开展。通过本试验研究,获得了华龙1号反应堆核电厂全厂断电事故工况下,PRS系统的响应特性和运行能力。实验数据证实,PRS系统事故冷却水箱(水池)设计容积满足系统启动后72 h的排热要求。功率提升6%后,水池依然有足够的冷却能力。原型阻力提升50%后,系统压力始终高于原型阻力工况。试验过程中一直存在有效的自然循环,在水池作用下,系统温度和压力持续降低。     

LOCA试验质量影响因素分析

核电设备国产化已经成为我国核电发展的重要途径。核电设备国产化需要两个方面的能力的提高:一方面是根据规范标准对设备的研发与生产能力;另一方面是根据规范标准对研发的核电设备进行验证性试验的能力。本文针对影响核电设备验证性试验一个重要环节——反应堆LOCA事故模拟试验质量的主要因素进行分析,以求为进一步提高国内LOCA试验装置设计、建造与运行水平提供参考。     

三代核电机组一回路钝化加氢工艺问题研究及改进应用

三代核电机组在热态功能试验（简称热试）期间需执行加氢钝化,以改善一回路表面钝化效果。国内某三代核电机组首次执行一回路加氢时速率较慢,导致一回路氢气测量值无法在预计时间内达到钝化开始时的限值。我们结合现场实际情况,分析了问题的相关环节,并在满足系统正常运行要求和工业安全要求的前提下,针对影响因素进行处理和优化,合理改进原有加氢方案,保证热试期间一回路的加氢速率,节约热试工期,对后续三代核电、“华龙一号”机组的建设有参考意义。     

受压热冲击下反应堆压力容器内流动和传热研究综述

在发生反应堆失水事故（LOCA）时，紧急安注导致的受压热冲击（PTS）对反应堆压力容器（RPV）的安全有着重要影响，对于失水事故下反应堆压力容器内流动和传热的研究，发达国家已经进行了很年，在试验模拟和数值计算方面均取得了很多的成果，随着我国近年来核电技术的进步，对失水事故下RPV的完整性展开了研究工作，本文总结了国内外该方面研究工作，研究工作中存在的问题和发展的方向进行了探讨。     

三代压水堆核电站核岛主设备安全特征分析

为了满足"三代"核电技术要求,三代压水堆核电站核岛主设备在容量、设计寿命和安全裕量等方面均进行了优化设计。本文对AP1000和EPR等机型核岛主设备的技术特征、改进目标和改进方法等进行了分析,为核电厂的设备运行和改造、新电厂的设计提供参考。     

DBA条件下安全壳非能动余热导出系统的载热特性缩比试验分析

AP/CAP系列核电厂设计了安全壳非能动冷却系统（PCCS）,可以实现事故后72 h内对安全壳非能动冷却。但是,72 h后如顶部水箱不能及时补水,仅靠安全壳自身的散热能力很难将全部的余热带走,安全壳仍有超压风险。针对目前核电厂安全壳余热导出能力有限时长的短板,对一套创新的安全壳内热量非能动导出系统搭建试验台架以验证其载热性能。在设计基准事故（DBA）条件下,开展安全壳内不同压力、温度和气体组分条件下系统载热性能的试验研究。结果表明,DBA条件下该套系统的载热能力完全满足设计要求。本文进一步给出了适用于低过冷度条件的含不凝性气体管外冷凝换热系数关联式。      

三代核电先进堆型热管段温度搅混及温度测量特性研究

为预判三代核电先进堆型热管段温度计设置的合理性，本研究采用计算流体动力学（CFD）分析技术，构建了堆芯出口至热管段温度计位置的分析模型，开展了不同堆芯出口温度、流量分布条件下，热管段冷却剂温度搅混特性及搅混及温度测量特性。研究结果表明，热管段冷却剂出现明显的温度分层现象，但温度计测量的平均值相对其所在管道截面平均温度的偏差较小。因此，三代核电先进堆型热管段温度计设置合理，可有效测量冷却剂温度。      

SiC复合包壳热冲击行为分析

为了解决SiC复合包壳热冲击行为模拟存在收敛性差、热冲击性能研究不足的问题，通过模拟冷却剂丧失事故（LOCA）下双层SiC复合包壳内应力状态，采用多物理场耦合的COMSOL软件对SiC复合包壳热冲击行为进行数值模拟，分析了厚度比例、热冲击温度以及端塞对SiC复合包壳的抗热冲击性能的影响。结果表明，热冲击产生的环向应力随化学气相渗透层（CVI层）与 化学气相沉积层（CVD层）厚度比例增大而增大，当CVI层与CVD层厚度比为9: 1时，SiC 复合包壳在热冲击过程中产生的环向拉应力可达113 MPa；热冲击产生的环向应力随热冲击温度差增大而增大，当热冲击温度为1200 K时，产生的环向应力达112.7 MPa；热冲击过程中端塞处有明显应力集中，其径向应力达22.3 MPa，高于文献报道的结合强度（20~25 MPa），是导致端塞连接处失效的主要原因。      

薄壁管高温爆破试验装置研制及应用

为获得燃料组件及燃料相关组件用包壳管的高温爆破性能,研制了薄壁金属管高温爆破试验装置,主要由高压气源单元、试验气氛单元、加热单元、试验台架及测控单元组成。该装置可实现的最高试验温度为1 200 ℃、最高升温速率为10 ℃/s、最大试验压力为100 MPa;可完成压水堆运行工况下的等温高温爆破及模拟事故工况下的瞬态加热高温爆破两种试验。利用该装置完成了316L不锈钢薄壁管的瞬态加热高温爆破试验,获得了600~1 200 ℃、升温速率为5 ℃/s条件下的高温爆破强度（极限环向应力）和周向延伸率数据。试验装置的验证及不锈钢薄壁管的高温爆破试验表明,研制的薄壁金属管高温爆破试验装置满足试验要求,试验灵活方便、控制精度高。     

华龙一号反应堆事故后不干预时间研究及设计

介绍了美国用户要求文件(URD)和欧洲核电用户要求文件(EUR)中对于事故后操纵员不干预时间的相关要求,对三代核电设计和安全分析中操纵员不干预时间的相关概念迚行深入讨论。在此基础上,确定了华龙一号反应堆关于操纵员不干预时间的设计原则,并说明华龙一号反应堆为满足不干预时间设计目标所考虑的设计方案。     

百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器汽水分离装置热态验证试验

对百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器汽水分离装置水-空气冷态试验确定的最佳结构进行了实际核电厂运行参数条件下的水-蒸汽热态验证试验,与国外先进结构汽水分离装置试验体在热态试验条件下的性能进行了对比.结果表明,在正常运行条件下,研制的汽水分离装置试验体出口蒸汽湿度(上携带)为0.0021%,远小于百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器设计规定的0.1%的湿度指标,其在恶劣工作条件下的汽水分离性能仍满足设计要求,并优于国外先进结构汽水分离装置试验体.     

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。     

非能动安全壳冷却系统热工水力单项试验

非能动安全壳冷却系统热工水力单项试验研究是先进压水堆关键技术研究项目.本试验利用德国Karlsruhe研究中心的PASCO试验装置,并对其进行改造,主要研究事故工况下非能动安全壳环形空腔内传热传质机理,包括于平板传热试验、加热平板蒸发传热试验、辐射传热试验,从而获得不同温度、环腔尺寸、表面黑度、喷淋流量对流动及传热的影响,验证相关模型及为设计提供参考.     

WCOBRA／TRAC最佳估算方法在AP600大破口失水事故分析中的应用

AP600属于简易的先进压水堆设计，采用非能动安全系统，该系统起到了现行反应堆（McIntyre和Beck，1992）中能动的应急堆芯冷却系统（ECCS）的作用。为了验证AP600设计能够减缓假想大破口失水事故（LOCA）的后果，采用美国核管会最近批准的LOCA最佳估算方法（BELOCA），在标准安全分析报告中，对AP600大破口LOCA事故进行了分析。WCOBRA／TRAC程序针对AP600的特点进行建模，验证了匾柱型堆芯试验装置（CCrF）和上腔室试验装置（UPTF）的下降段注入试验的有效性，对AP600大LOCA事故工况下喷放和再淹没冷却传热的不确定性进行了再评估，保守的最小膜态沸腾温度用来定义喷放冷却的边界参数。由于采用了局部模型和总体模型，并采用了统计近似方法，再加上初始条件和边界条件的限制假设，BELOCA简化了对计算程序不确定性的定量计算。最终分析得到的95％包壳峰值温度（PCT95）为1186K，满足10CFR50．46的标准，并留有很大的裕量。本文因此得出结论：AP600的设计能够减缓假想大破口LOcA事故后果。     

二次侧非能动余热排出系统传热能力试验研究

通过搭建试验装置,针对二次侧非能动余热排出系统（ASP）,开展了试验研究。本文对ASP整体性能响应和稳态特性试验研究的试验装置、试验工况、试验结果进行了介绍。试验结果表明,在模拟事故工况下,ASP可稳定建立自然循环,并将回路热量导出,保证系统整体安全性;稳态特性试验中,回路压力为8 MPa时,可导出设计热量,且随压力的升高,导热能力增大,水箱温度对于换热影响较小。