蒸汽发生器柔性泥渣冲洗枪研制

蒸汽发生器(SG)二次侧管板表面堆积的泥渣会随运行时间的增加而变硬,使传热管受到腐蚀和挤压,导致传热管破裂。为了直接对硬泥渣堆积层进行冲洗,研制了一种SG柔性泥渣冲洗枪。本文阐述了SG柔性泥渣冲洗枪的结构、原理、主要技术指标及技术难点。应用结果表明,研制的SG柔性泥渣冲洗枪满足SG柔性冲洗的要求,冲洗效果显著。     

蒸汽发生器泥渣收集器泥渣沉积特性研究

通过数值模拟方法研究泥渣收集器中的流场特性以及各关键因素对泥渣收集器收集性能的影响规律。研究发现,不同切割方式对泥渣收集器流场的影响可以忽略,随着泥渣颗粒浓度的增加,泥渣收集器单次收集量不断增加,但是单次收集率保持不变;在泥渣收集器进出口孔径不变的情况下,随着颗粒粒径的增加,泥渣收集器的收集能力增加;每种颗粒粒径都存在一个最优的泥渣收集器进出口孔径。     

蒸汽发生器泥渣收集器试验研究

泥渣收集器是对蒸汽发生器二次侧泥渣进行主动管理的重要手段之一.以百万千瓦级压水堆核电厂为应用背景,对其蒸汽发生器进行了冷态实验,研究了泥渣收集器的结构、流量等因素对其性能的影响.试验结果表明,该泥渣收集器的收集效率可以达到50%以上,能够收集较宽粒径范围内的泥渣颗粒,具有良好的泥渣收集能力.     

蒸汽发生器里的泥渣收集器

泥渣收集器能够有效地捕集悬浮于再循环水中的粒子,大大减轻传热管表面结垢和管板上泥渣的沉积,从而减少管子腐蚀的可能性,并有助于改善蒸汽发生器水位的稳定性和二次侧的水化学控制。泥渣收集器还可以加装在已投入运行的蒸汽发生器上。本文介绍了国外对泥渣收集器的研究和其巨大经济效益,提出了国内自主开发泥渣收集器的初步设想。     

蒸汽发生器管束区泥渣沉积特性研究

泥渣颗粒在蒸汽发生器(SG)管束区的沉积是传热管发生腐蚀的主要原因。本文通过数值模拟来研究泥渣颗粒在SG管束区的沉积特性以及不同粒径的泥渣颗粒在管束区不同位置的沉积特性。研究表明:低流速和回流是泥渣颗粒在管束区滞留的主要原因;当颗粒粒径较大时,泥渣颗粒在底板、流量分配板和支撑板上的沉积较为分散;随着粒径的减小,泥渣颗粒在底板上向中心处沉积,在流量分配板上向筒体处沉积,在支撑板上向中心处沉积。     

蒸汽发生器流量分配板及横向流局部压力损失系数计算

为计算得到蒸汽发生器流量分配板及横向流的局部压力损失系数,应用三维稳态热工水力软件GENEPI,在无重力、单相条件下,对管束区入口到第2块管子支撑板下游进行三维流场模拟,计算得到了给定出口压力下入口静压,进而求出进出口压降,并通过沿程摩擦以及局部压力损失关系式等,减去两块管子支撑板的压力损失及沿程阻力,推导求出蒸汽发生器流量分配板及横向流的局部压力损失系数。为验证方法的正确性及可行性,以CPR1000-SG和EPR-SG为对象,计算这两个型号蒸汽发生器流量分配板及横向流的局部压力损失系数,并将计算结果与国外经验系数进行对比,结果表明:计算结果与国外经验系数接近,误差在可接受范围内。     

蒸汽发生器泥渣收集器设计分析与优化

采用计算流体动力学方法,对蒸汽发生器泥渣收集器进行热工水力计算,旨在得到泥渣收集器内部的流场分布、评估泥渣收集器的性能并计算泥渣收集速率。另外,假定入口有不同直径的外来物颗粒,计算分析泥渣收集器对外来物颗粒的捕集情况。计算结果表明:泥渣收集器对进入其内部的泥渣均能全部收集,但原设计中泥渣收集器中间小孔阻力较大,导致泥渣收集速度较低;改进型泥渣收集器可明显提高收集速率。此外,泥渣收集器对外来物颗粒有一定的捕集效果。计算结果验证了泥渣收集器的设计合理性,并对其设计提出优化建议及方向。     

模态分析在蒸汽发生器支撑板设计中的应用

基于弹性薄板理论分析提出了应用模态分析确定多孔板有效弹性常数的新方法,根据刚度叠加原理,导出了复式圆孔支撑板有效弹性常数计算公式.基于模态分析法和大量数值模拟结果给出了具有普适性的、以质量分数为参量的蒸汽发生器三叶孔、四叶孔支撑板有效弹性常数计算公式.工程计算实例表明,现有基于圆孔的有效弹性常数计算曲线不宜用于非圆孔形的蒸汽发生器支撑板和管板设计.     

拉格朗日粒子追踪法在蒸汽发生器泥渣收集器分析中的应用

通过计算流体动力学(CFD)方法,采用拉格朗日粒子追踪模型,充分考虑泥渣颗粒与流场之间的相互作用,得到蒸汽发生器泥渣收集器内、外的流场分布及泥渣颗粒的运动轨迹,并在此基础上分析泥渣收集器对不同直径泥渣颗粒的收集效果及进、出口孔径对泥渣收集器收集能力的影响。结果表明:泥渣收集器的收集能力很大程度取决于外部流场对泥渣颗粒的输运效果;泥渣收集器对不同直径的泥渣颗粒的收集能力有较大差异,尺寸较大的泥渣颗粒更容易被收集;在保证泥渣收集器内不出现再携带现象的前提下,增加泥渣收集器进、出口孔径是提高收集能力的有效手段。     

自然循环蒸汽发生器并联倒U型管流量分配计算

针对自然循环工况下蒸汽发生器部分倒U型管内存在倒流现象,通过对倒U型管内流动传热特性进行分析,获得了倒流发生的判断依据,从而编制了流量分配计算程序。采用该程序对某型蒸汽发生器并联倒U型管流量分配进行了计算,通过将结果与实验值进行对比分析,对程序可信度进行了验证,并采用该程序对蒸汽发生器并联倒U型管主要热工参数随进出口压降变化情况进行了计算分析。结果表明,倒流现象发生在短管内,倒流的发生使得蒸汽发生器一次侧净流量和单位时间输热呈阶梯下降,对反应堆安全产生较大的影响。     

自然循环条件下蒸汽发生器倒U型管流量分配特性研究

以欧洲压水堆热工实验装置（PWR PACTEL）一回路系统蒸汽发生器为研究对象,首先,基于流体一维流动模型的质量、动量和能量守恒方程建立管道进出口压降以及传热与流体流量之间的关系;其次,以遗传算法为基础开发倒U型管蒸汽发生器流量分配计算程序,采用基准实验对程序正确性和可靠性开展验证;最后,利用流量分配程序计算蒸汽发生器倒U型管管组的流量分布情况,研究管高、管长以及一/二次侧换热系数对蒸汽发生器内流量分配的影响。结果表明,所开发流量分配程序计算结果与实验吻合良好;在选定的自然循环工况下,该蒸汽发生器中长管更易发生倒流,且倒流现象呈现分布范围广、单管流量低的特点;倒U型管内正流流速与管长成反比,与管高成正比,倒流流速随着管长的增加保持不变,与管高呈反比关系;传热系数较低时,总流量与传热系数成反比关系,当传热系数高于特定值后部分管内发生倒流,总流量骤降。      

蒸汽发生器支承板杂质沉积及堵塞数值模拟研究

在蒸汽发生器长期运行的过程中,二次侧流体中的杂质会在蒸汽发生器内部发生沉积。其中,杂质在支承板上的沉积会造成支承板的堵塞。支承板堵塞会使蒸汽发生器内出现局部高速流动和横流,极易造成流致振动和传热管裂纹。为预测蒸汽发生器支承板局部沉积物分布,本研究建立了蒸汽发生器杂质迁移模型和支承板堵塞模型,并植入到西安交通大学核反应堆热工水力团队(NuTHeL)自主开发的蒸汽发生器三维热工水力程序STAF中,对含有固化和不含固化条件下支承板150 d沉积行为进行了预测,分析了固化效应对沉积物分布的影响规律。结果表明,支承板热侧上部沉积物较多,沸腾是导致局部沉积主要因素。与不考虑固化情况相比,考虑固化后沉积质量减少,且冷热两侧沉积质量差异明显减小。考虑固化后沉积物分布更靠近支承板两侧,与流速分布较为相似。本文研究成果可为核动力系统蒸汽发生器设计和运维提供参考,从而尽可能减小支承板堵塞所导致的有害后果。     

蒸汽发生器管子支承板水力特性试验研究

为获得蒸汽发生器管子支承板的水力特性,对不同结构的三叶梅花形管孔及四叶梅花形管孔开展单相及两相试验研究。研究表明:在本试验工况范围内,梅花孔支承板的单相局部阻力系数随雷诺数增大而先增加,然后趋于不变;倒角半径或流通面积比越大,单相局部阻力系数越小;两相局部阻力较Chisholm关系式和林宗虎关系式的预测值偏大,而与CFD计算结果符合较好。     

高温气冷堆螺旋管蒸汽发生器流量漂移不稳定性研究

建立与氦气对流换热的并联螺旋管蒸汽发生器数值模型,分别采用一维飘移流模型和一维可压缩流动模型描述水侧和氦气侧的流动。在此基础上研究了球床模块式高温气冷堆核电站螺旋管蒸汽发生器内的流量漂移不稳定性。动态计算结果表明,在一定条件下蒸汽发生器内有可能发生流量漂移,不同传热管流量可相差几倍,而出口温度则相差几百度。通过对质量流速-压降曲线的分析,发现热负荷对稳定性起主导作用,热负荷越大越易发生流量漂移,且边界质量流量随热负荷呈线性增长。增大入口节流阻力和过冷度可以在一定程度上避免流量飘移。最后给出了蒸汽发生器流量飘移的稳定边界。     

AP1000及CAP1400蒸汽发生器管板钻孔缺陷研究

在核电蒸汽发生器管板钻孔过程中,不可避免地会出现少量的偏差或缺陷,管板管孔产生的偏差或缺陷直接影响传热管与管板的穿管和胀管。结合目前已经完成和正在完成中的AP1000及CAP1400的蒸汽发生器管板钻孔情况,从理论上分析造成管板管孔缺陷的原因缺陷的形式,通过工艺试验验证管孔缺陷的处理及胀管。针对不同的管孔缺陷,采用管板结构完整性的分析计算和模拟管孔缺陷胀接试验,形成AP1000及CAP1400蒸汽发生器管板钻孔缺陷的处理工艺。     

低流量下蒸汽发生器一次侧流量分配研究

采用CFD方法对低流量下倒U型管式蒸汽发生器一次侧内的流动特性进行了分析研究.结果表明,在自然循环模拟试验装置的U型管结构参数条件下,倒流只发生在内层的短管内.低流量时,随单管平均流量的增大,倒流管内的流量相对减小,倒流管数量相对减少,最终倒流消失;随二次侧温度升高,倒流管内的流量也相对减小,倒流管数量相对减少.     

蒸汽发生器换热管流量分配及其对核主泵入口流场的影响

为研究蒸汽发生器（SG）换热管流量分配及其对反应堆冷却剂泵（RCP）入口流场的影响,进行了蒸汽发生器的缩尺模型冷态实验,并以实验获得的数据为SG下封头的入流条件,对SG下封头进行数值建模,并采用计算流体力学（CFD）方法对其进行了三维流场计算。结果表明:SG换热管存在较严重的流量分配不均,SG入口管会对其所正对部分的换热管的流量分配产生较大影响,使该部分流量增大,即形成高速区,而高速区周围会形成相对的低速区甚至回流区;在小流量时,换热管的沿程损失将对换热管的流量分配起主导作用;SG换热管内的不均匀流量分配会使SG出口管处的轴向速度更加紊乱,即在核主泵入口产生更加严重的入流畸变。      

CPR1000蒸汽发生器管子—管板液压胀接技术研究

蒸汽发生器是一回路与二回路之间防止放射性物质泄漏的关键防护屏障.该防护屏障中管子—管板结构是最薄弱的环节,一旦管子—管板胀接后的密封结构出现失效,核电站二回路将会受到辐射污染,进而影响核电站的安全可靠运行.本文较为详细的介绍了 CPR1000蒸汽发生器管子—管板液压胀接过程,并依据管子—管板胀接验收准则,进行了胀接后的...     

蒸汽发生器管板液压胀管数值模拟研究

针对蒸汽发生器管板材料和传热管材料进行常温力学性能测试,获得材料的真应力-真应变曲线。在此基础上,对蒸汽发生器管板开展液压胀管的数值模拟研究,研究胀接压力和胀接长度对残余接触压力和过渡区残余应力的影响,得出以下结论:残余接触压力随胀接压力的增大而增大,与胀接长度基本无关,过渡区段传热管内壁最可能发生应力腐蚀。