船用反应堆冷却剂泵连续调速研究

采用船用核动力装置模拟程序,对反应堆冷却剂泵转速连续调节研究进行仿真试验研究。在相同的40%满功率工况下,进行冷却剂泵转速阶跃变化与连续变化两种试验。对比了反应堆进出口温度、反应堆功率、反应堆反应性、冷却剂流量、蒸发器蒸汽压力等参数的变化情况,对开展船用反应堆冷却剂泵连续调速设计具有重要的指导意义。     

反应堆系统冷却剂泵流量特性计算模型

反应堆的发热是靠反应堆系统一回路冷却剂循环带出堆芯之外的。一般情况下，冷却剂的流动是靠冷却剂主循环泵（主泵）来唧送的，特殊情况下，也需要靠回路中冷却剂的自然循环流动来完成。不论是哪种情况，主泵的流量特性直接影响着反应堆的安全。本文根据主泵的四象限特性图提出了一种用于计算反应堆系统稳态和瞬态工况下主泵流量特性的计算方法。该方法便于使用，其计算结果与Ｒｅｌａｐ５／ＭＯＤ２的计算结果进行了比较，二者符合很好，证明本文的模型完全可用于反应堆系统的稳态设计和瞬态事故分析。     

压水堆核电站一回路工况变化对主泵主要机械性能的影响

论述了大亚湾和岭澳1000MW压水堆核电站反应堆冷却剂回路(一回路)主要瞬态工况对反应堆冷却剂泵的主要机械性能参数的影响,为避免主泵受瞬态干扰,以及通过改变系统参数调整来改善主泵机械参数提供了理论依据。     

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。     

屏蔽泵凸轮防倒转装置脱离转速研究

借鉴相关核电厂主泵已成熟应用的摩擦式防倒转装置工作原理,提出一种结构简单、尺寸较小、转动部件较少的凸轮防倒转装置。针对正向旋转时凸轮防倒转装置能否正常脱离这一关键问题,基于流体润滑理论建立仿真计算模型,并利用Matlab进行程序编制;最后结合某屏蔽泵结构尺寸,进行初步的凸轮防倒转装置结构设计,计算分析了转子正向转速、脱离程度与压紧力矩三者之间的关系,得到脱离转速。结果表明,转子正向旋转至一定转速时,凸轮防倒转装置能够正常脱离。     

主泵参数变化对失水事故后果影响分析

基于100D主泵和ANDRITZ主泵的差异,分析主泵相似特性曲线和自由容积的变化对失水事故(LOCA)后果的影响。针对岭澳核电站二期反应堆冷却剂系统,应用CATHARE GB程序和CONPATE4程序分析大破口LOCA事故堆芯热工水力后果;应用ATHIS和FORCET程序分析失水事故喷放阶段的反应堆冷却剂主管道水力载荷。结果表明,主泵相似特性曲线的变化对大LOCA事故再淹没阶段的堆芯热工特性影响很大,采用不同主泵时的最高峰值包壳温度(PCT)相差很大;而主泵自由容积对失水事故喷放阶段的卸压波传递影响较大,导致采用不同主泵时的反应堆冷却剂主管道水力载荷有所不同。     

反应堆内置无填料泵的研制

反应堆内置无填料再循环泵(以下简称内置泵)与外回路泵根比,具有许多优点。其中一个优点是与反应堆安全壳的空间要求及布置有关.它可以使安全壳更加紧凑.本文根据典型反应堆安全壳来讨论内置泵的优点.这种泵要同反应堆主回路冷却剂直接接触,因而产生了许多特殊的机械设计问题.本文较详细地讨论了内置泵的一般概念设计和无填料泵所积累的有关经验,它们是一些从设计上着手解决维修问题的新颍方法.由于反应堆压力壳内侧可供泵叶轮和导流体利用的空间有限,同时又要求泵有较高的效率和较低的汽蚀余量,因而导致采用混流泵,并决定对泵进行模型试验.在无阀系统中,泵的倒流特性是十分重要的.为了得到能充分评价各种事故工况下后果的数据,也要进行模型试验.本文讨论了水力设计的特点,并对模型试验和样机试验作了比较.为了全面试验各种运行工况下内置泵的整机特性,确定并验证操作程序,建造了全尺寸试验台架.综合性的试验计划已由反应堆制造者实施,试验结果已经公布.最后必须指出,高度完善而又可靠的内置泵的研制成功,是反应堆制造者与泵制造者密切合作的结果.     

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。     

反应堆冷却剂泵转速监测系统浅析

主泵即反应堆冷却剂泵,它是反应堆冷却剂回路中唯一高速旋转的机械设备,也是压水堆核电厂重要设备之一.由于主泵转速信号经常出现异常,尤其是主泵转速产生高漂,为解决主泵转速高漂问题,本文主要对主泵转速监测系统的原理和功能出发,通过对秦二厂2号机组大修期间,主泵转速机箱及探头改造现场实践遇到的故障进行分析和试验,通过模拟现场缺...     

基于变频技术的主泵电气系统改进设计

反应堆冷却剂泵(主泵)电气系统向主泵提供电源并实施电气控制与保护.介绍了主泵运行中的实际要求及当前主泵电气系统现状,应用变频技术对主泵电气系统进行整体优化改进设计,并对改进方案进行可行性分析.分析表明,改进设计的主泵电气系统更适合各种运行工况对主泵的运行要求.     

反应堆主泵压水室出口收缩角对水力性能的影响

针对国内某百万千瓦核反应堆主泵的水力性能要求,完成主泵叶轮和导叶的设计;为研究出口收缩角对水力性能的影响,设计了13种压水室出口收缩角,采用三维软件Pro/E完成了三维造型;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent进行定常与非定常三维数值模拟,得到内部流场特性及计算点的压力脉动情况,并对其进行分析。结果表明:收缩角对压水室与出口交接处的前后区域影响显著,收缩角在12°~16°范围内,主泵效率均在70%以上,=15°时效率达最大值74.2%;在=15°且其他结构参数不变的情况下,随着流量的降低,主泵叶轮进口前和导叶出口处回流区域逐渐扩大;随着流量的增加,叶轮进口前回流区域逐渐向叶轮进口偏移;回流是引起压水室与出口交接处压力脉动的主要原因;偏离工况越大,压水室出口处的压力脉动波动越严重。     

基于额定参数的核主泵惰转工况计算模型

针对突发断电事故下的核主泵惰转工况,基于额定参数提出惰转转速与惰转流量特性曲线计算模型,并通过100D型核主泵惰转试验数据对推导的模型予以验证。结果表明,该计算模型可用于核主泵初步设计计算和验证分析。基于该模型进一步得到了核主泵惰转设计准则,并验证了AP1000核主泵设计转动惯量。     

自然循环工况下离心泵阻力特性的实验研究与数值模拟

停转后泵的阻力特性对自然循环流量影响明显。为研究低流量自然循环工况下离心泵的阻力特性,设计了实验台架,对离心泵的正向压降、反向压降和损失系数进行了测量,实验雷诺数为2.0×10⁴～1.5×10⁵。实验表明：相同雷诺数下,反向压降明显高于正向压降;雷诺数大于8×10⁴时,损失系数基本保持不变,而低雷诺数下损失系数随雷诺数的降低有增大的趋势;基于实验得到了损失系数的经验关系式。采用CFD方法对离心泵的内部流场进行了模拟,计算表明：CFD方法能较好地预测损失系数,RNG k-ε模型与实验值的相对误差不超过10%;离心泵的压力损失主要集中在叶轮、导叶等结构的交界区域;正向与反向流动的流场分布存在显著区别;低雷诺数下局部流动更加不稳定。     

Flow transients performance in an MTR-type research reactor

During a flow coastdown event leading to slowing down coolant flow, the rate of heat removal from the fuel element must be sufficiently high to prevent meltdown. It is essential to estimate the flow rate change and the decay heat removal capability. In many studies complete pump operating characteristics are used in analytical solutions of the problem. Under the coastdown phenomenon, retarding torque replaces motor torque. In order to determine this torque, all the induction motor losses during the event are identified and where possible these loss parameters are measured. Stator and rotor core losses, stator and rotor stray load losses and magnetizing saturation and rotor conductor skin effects are taken into account. The basics equations for coolant flow and for the rotating parts of the centrifugal pump are subsequently derived for an MTR-type research reactor such Tehran Research Reactor (TRR). Then the equation of flow motion is solved with another one which predicts the pump speed during the coastdown transient. The results of the present work are validated by comparison with experimental and analytical studies of the similar work. The model shows good agreement with the present literature.     

核主泵卡轴事故瞬变过程的水动力特性研究

为探究核主泵卡轴事故瞬变过程的水动力特性,通过动态匹配核主泵水力特性与系统管路阻力特性,建立了反应堆一回路系统的全三维简化模型。借助计算流体动力学（CFD）方法对核主泵卡轴事故工况进行了瞬态数值模拟,得到不同卡轴工况下核主泵外特性、内部压力场、叶轮叶片载荷与受力特性的瞬时变化。研究表明：卡轴时间越短,核主泵相应特性参数的瞬时变化越剧烈,事故造成影响越严重。以叶轮转速刚降为0 r/min时为节点,在卡轴时间为0.1、0.3、0.5 s三种卡轴工况下,流量分别降低到正常运行时的82.3%、61.4%、49.6%;核主泵扬程达到反向极值,分别为正常运行时的-137.7%、-87.4%、-56.9%;叶轮叶片两侧压力差值达到最大,分别为1.34、0.73、0.47 MPa,且在叶轮叶片工作面一侧和导叶流道中间部分形成相对集中的低压区;叶轮所受轴向力达到反向极值,分别为正常运行时的-159.3%、-96.5%、-65.5%。本数值预测方法对反应堆水动力系统的动态安全性评估提供了一定的数据支撑。     

多泵并联给水系统给水泵切换运行规律仿真研究

多泵并联给水系统作为核动力系统的主要子系统之一,其给水泵的切换运行规律对系统运行经济性以及系统运行特性至关重要。本研究利用系统仿真支撑软件APROS建立了多泵并联给水系统仿真模型,并依据额定设计值验证了模型的准确性。基于此,通过进行不同切换条件下的线性升、降负荷仿真,对给水泵切换运行规律和系统动态特性进行了研究。研究结果表明,针对本研究对象,其高负荷工况切换点选取为70%额定流量,低负荷工况切换点选取为30%额定流量时,既能获得良好的系统动态响应,还能保持给水泵运行经济性较高。此外,低负荷工况对给水泵切换引入的扰动更为敏感。低负荷工况下,若切换条件选取不当,则会导致降负荷过程中系统触发超压排放。     

叶轮叶片厚度对混流式核主泵能量性能的影响

为了分析混流式核主泵叶轮叶片厚度对能量性能的影响和进行流体动力优化,以某公司制造的100型混流式核主泵为研究对象,选取叶轮叶片厚度作为优化设计变量,分别设计了3种不同叶片厚度的叶轮。首先对原始模型进行数值模拟及性能预测,通过与原始模型试验数据的对比分析,确定了合理的数值模拟方法和验证性能预测的可靠性。对3种不同叶片厚度的叶轮进行全流道的数值计算分析,预测分析不同叶片厚度对核主泵外特性以及内部流场分布的影响。分析结果表明:相同流量工况下,随着叶轮叶片厚度的减薄,核主泵的扬程增加,效率降低。由于空间导叶的特殊结构,叶轮叶片减薄使导叶叶片进口处出现回流现象,增加了导叶内的流动损失,且全流道内的压力整体较高。因此,适当地增加叶片厚度有助于提高具有特殊空间导叶结构的核主泵效率和保证核主泵运行的可靠性。     

摇摆条件对船用核动力装置凝结水射流泵空化特性影响数值研究

船用核动力装置受空间布置限制,凝结水（凝水）系统灌注高度小,凝水泵运行过程易发生汽蚀。为解决该问题,在凝水泵入口前设置凝水射流泵,以提升凝水泵入口压力、改善凝水泵汽蚀性能。然而,凝水射流泵自身也存在空化风险,特别是在摇摆条件下,凝水射流泵入口压力与流体质点受力发生变化,对凝水射流泵空化特性造成重要影响。采用计算流体力学方法,分别对凝水射流泵处于稳态工况及2种摇摆工况下的空化特性进行分析。结果表明:稳态工况下,凝水射流泵流场内空化体积分数很小,喷嘴出口与喉管前端是易空化的2个位置,工作水温升对空化特性有较大影响;摇摆条件导致凝水射流泵空化增长、扬程降低,且随着摇摆周期的减小而影响加剧;当横摇周期为3 s时,凝水射流泵出现严重空化,扬程大幅波动且显著低于额定扬程,存在完全丧失增压能力的风险,影响凝水系统运行稳定。      

Numerical study on rotordynamic coefficients of the seal of molten salt pump

Molten salt pump is applied to pump high-temperature molten salt as the primary coolant of a molten salt reactor.The pump,generally a vertical rotor system,suffers from radial force generated by the liquid seal component,and the rotordynamic characteristics of the pump are affected considerably.In this paper,the rotordynamic coefficients of the tooth-on-stator liquid seal in molten salt pump are studied.The flow in the seal region is simulated using computational fluid dynamics technique.Parameters of the inlet loss and the pre-swirl at the inlet region of the seal are calculated.The coefficients of resistance and the wall parameters are obtained from the simulation results by data fitting method.The rotordynamic coefficients are analyzed based on the bulk-flow model of liquid seal.The rotordynamic characteristics,with and without the liquid seal,of the objective molten salt pump are inspected.The first critical speed of the rotor is found to increase.Harmonic analysis shows that the pump,being sensitive to unbalance force though,can operate safely under its design specifications.     

屏蔽式核主泵动静转子间的压力脉动特性

为了研究屏蔽式核主泵动静转子间的压力脉动特征,应用数值模拟方法,采用分离涡模拟（DES）,对模型泵不同流量工况进行非定常计算,分析其时域特征和频域特征,得到了其压力脉动特性。结果表明：核主泵模型泵动静转子之间压力脉动的频率为叶频及其倍频,这是由于叶轮出口边的射流尾迹与导叶入口边周期性的相互切割作用引起的。压力脉动的波动幅度在蜗壳出口处最大,且沿逆时针方向逐渐减弱;在小流量下较小,随着流量增大,其波动幅度增大。动静转子间存在低压流体区域,其数量与叶轮叶片数相同,传播速度与叶轮转速相同。