10MW高温气冷堆燃料元件装卸系统的控制系统设计

１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）是一座球床型反应堆,燃料元件的装卸和循环不需要停堆,由燃料元件装卸系统自动实现。为保证ＨＴＲ－１０的正常运行,燃料元件装卸系统必须安全可靠运行。为此,控制系统根据ＨＴＲ－１０燃料装卸系统热实验装置控制系统的设计和运行经验,采用了欧姆龙（ＯＭＲＯＮ）Ｃ２００Ｈ可编程控制器（ＰＬＣ）作为核心部件。本文介绍了控制系统的设计方案、控制过程和ＰＬＣ控制的特点以及用其实现     

LabVIEW在高温气冷堆燃料装卸计数系统中的应用

用即测即用的数据采集技术(DAQ)技术同步采集10MW高温气冷堆燃料装卸计数系统的多路现场信号,在LabVIEW平台上开发计数软件.该计数虚拟仪器功能灵活、界面友好,能给出准确的过球计数.     

高温气冷堆燃料元件发展前景

第4代核能系统主要候选堆型之一的超高温气冷反应堆(very-high-temperature reactor,简称VHTR)氦气出口温度要求大于1 000℃;从经济性考虑,模块式高温气冷堆的单堆功率愈高愈好,燃料的燃耗深度也愈高愈好,这些对近代低富集度3层包覆颗粒(modern LEU TRISO particles)燃料元件提出了更高燃耗深度和耐更高温的要求.为满足上述要求,本文介绍了ZrC层代替包覆燃料颗粒的SiC层、UCO(UO2 UC2)核芯代替包覆燃料颗粒的UO2核芯和进一步降低现有低富集度3层包覆颗粒SiC层破损率的高温气冷堆燃料元件的研究和发展.     

高温气冷堆新型燃料球传感器的设计

对高温气冷堆中燃料球运行情况的准确监测是保障反应堆安全可靠运行的关键。针对原有探测器的不足,利用穿透式涡流检测原理提出了新型对装式燃料球传感器。运用有限元方法建立了该传感器的电磁场数值计算模型,对传感器结构参数和检测参数进行了分析和优化设计。实验结果表明,该传感器过球信号信噪比高,对连续过球具有很好的分辨率,满足反应堆现场使用要求。     

高温气冷堆燃料元件发展现状和趋势

本文介绍了高温气冷堆燃料元件的发展历史，现状和趋势。经过３０多年的研究和发展，燃料元件的设计，制造工艺和质量鉴证技术已相当成熟，燃料元件可在１２５０℃长期工作。２１２０００个ＴＲＩＳＯ颗粒辐照试验的时没有一个破损，１６００℃下辐照后退火５００ｈ，阻挡裂变产物释放的能力没有下降。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒包覆层性能测试方法

高温气冷堆包覆燃料颗粒由ＵＯ２燃料堆饼和在它表面沉积的热解碳和ＳｉＣ层材料构成。这些热解碳和ＳｉＣ层的厚度只有３０－９０μｍ，为测量这些微小颗粒包覆层材料的性能，专门研究了热解碳和ＳｉＣ层的厚度，密度和热解碳层的各项异性能，ＳｉＣ层的弹性模量等的测量方法，并研制了颗粒尺寸分析仪，小试样弹性模量测定仪设备等。     

10MW高温气冷堆球形燃料元件虚拟仪器式探测系统的研制

介绍了一种基于虚拟仪器技术研铜开发的高温堆燃料元件探测系统，该系统有效地解决了10MW高温气冷堆燃料元件装卸过程中现场复杂过球信号的计数判断问题，很大程度地消除了外界干扰，保证了计数的准确性，方便地实现了整个系统的智能管理。     

10MW高温气冷堆球形燃料元件碳化工艺研究

通过对高温气冷堆球形燃料元件压制坯体及酚醛树脂碳化过程的研究，确定了碳化工艺制度的制订原则。在碳化过程中，低温开裂主要是由压制工艺中产生的应变不均匀性造成原，高温开裂则主要受加热速率的影响，采用加压碳化工艺可提高基体材料的机械性能。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒研制

在流化床包覆炉中，采用化学气相沉积法系统地研究了制备包覆燃料颗粒的工艺参数和性能之间的关系，摸索出了疏松热解碳层（沉积温度１３５０℃，乙炔气体浓度８５％）、致密热解碳层（沉积温度１４３５℃，丙烯气体浓度２５％）和碳化硅层（沉积温度１６００℃，甲基三氯硅烷浓度１．８０％）的最佳工艺条件，总结出了经验公式，制备出了疏松热解碳层密度为０．９９ｇ／ｃｍ３、致密热解碳层密度为１．８９ｇ／ｃｍ３和碳化硅层密度为３．２１ｇ／ｃｍ３的合格ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒。     

HTR-10燃料元件装卸系统的集散控制

依据10MW高温气冷实验堆（HTR－10）燃料元件装卸系统的控制要求，对燃料元件装卸系统的集散控制进行了研究，设计了集散控制系统，包括硬件设计，软件设计，步进电动机精确定位闭环控制和无位置传感器转子位置检测的设计，并进行了模拟实验，实验表明，系统的性能稳定可靠，达到了控制要求。     

高温堆燃料元件和包覆颗粒对裂变产物的滞留性能研究

高温气冷堆包覆燃料颗粒的包覆层是阻止放射性裂变产物释放的第一道屏障。本文在简介ＦＲＥＳＣＯ模型的基础上,采用ＦＲＥＳＣＯ２程序,计算了＾１３７Ｃｓ,＾９０Ｓｒ,＾１１０ｍＡｇ从包覆颗粒和燃料元件的释放份额,分析比较了包覆层和石墨基体对这几种核素的滞留性能,肯定了ＴＲＩＳＯ包覆层对金属裂变产物的滞留作用。     

HTR-10燃料元件装卸系统冷态调试

10MW高温气冷实验堆（HTR－10）是一座球床堆，由燃料元件装卸系统实现燃料元件的装卸和循环，且不需要停堆，为保证HTR－10的正常运行，燃料元件装卸系统必须安全，可靠，为此，必须对燃料元件装卸系统进行周密，细致的调试试验和验证，本文介绍了燃料元件装卸系统冷调试的主要调试项目，调试方法和调试结果。     

HTR-10数字化控制系统人-机交互界面设计

10MW高温气冷实验堆（HTR－10）的仪表与控制系统采用了先进的数字化分布式计算机控制系统（DCS）,介绍了HTR－10主控制室数字化控制系统人－机交互界面的设计准则和设计内容,该设计以HS2000系统作为组态平台,全部操作实现了软操化,调试试验表明,该系统界面友好,功能完善和易于操作,体现了数字化仪控系统的先进性和优越性。     

用全胶凝法生产HTR-10陶瓷UO_2燃料核芯

对用全胶凝法生产HTR-10临界量陶瓷UO2燃料核芯进行了系统的总结,给出了陶瓷UO2产品的检测结果:密度>98%理论密度,氧铀比=2.00,不圆度<1.05,直径=500±50μm,标准偏差<15μm,提供了主要工序的控制参数。通过对温度、水解速度、胶液铀浓度、脱碳速度、还原-烧结升温程序、气氛等的控制,使质量达到了HTR-10燃料元件的设计要求,为工业化生产奠定了基础。本文还就若干关键技术:溶胶的质量控制、多喷嘴均匀分散、三功能回转真空干燥机等进行了介绍。     

高温气冷堆氦气轮机系统电磁轴承冷却方案设计

电磁轴承是高温气冷堆立式氦气轮机系统的重要组件之一。本文针对高温气冷堆氦气循环发电中的高温电磁轴承,设计了4种综合冷却方案;采用前处理软件GAMBIT对电磁轴承腔体进行三维建模,使用流体力学计算软件FLUENT对模型进行了分析。模拟结果表明,通过合理的设计及优化,腔体可以得到有效冷却,并能将腔体温度控制在设备运行要求范围之内。     

溶胶凝胶法制造UO_2燃料微球的流体力学计算

利用伯努利方程建立了在外胶凝工艺中喷嘴射流速度与压力罐液而高度、喷嘴射流速度与液面压强的关系式,并使用该关系式进行计算,结果表明:管道中整个流动过程是层流;液面高度对射流速度的影响非常小;由液面高度所造成的UO2微球直径的最大偏差远小于微球的控制偏差.     

HTR-10控制棒和吸收球反应性当量测量实验

介绍了10MW高温气冷实验堆（HTR－10）在零功率物理试验阶段所做的控制棒反应性当时测量和吸收球反应性当量测量实验,并给出了实验结果。     

10 MW高温气冷实验堆燃料元件装卸系统研制

根据国际上类似系统的设计和运行经验，彻底改进了10MW高温气冷实验堆(HTR-10)燃料元件装卸系统的单列器、碎球分离器、提升器、控制系统，以使系统变得更为简单、可靠。改进后的设备均在全尺寸实验装置上进行过试验。系统的调试试验和初装料运行表明：该系统的性能满足HTR-10的要求。