密度锁自平衡启动特性的实验研究

以应用密度锁的非能动余热排出系统为背景,结合实验研究和理论分析,对密度锁自平衡启动的运行特性及可行性进行研究。结果表明：自平衡启动可分为关阀预热和开阀平衡两个阶段,在这两个阶段内能分别实现密度锁“关闭”所必需满足的两个条件,达到隔离非能动余热排出回路与主回路的目的。在关阀预热阶段,密度锁借助其特殊结构,有效地控制了传热方式转变点的位置,促进了热/冷流体交界面的形成;在开阀平衡阶段,借助其水力平衡的自稳定特性,有效地控制了热/冷流体交界面的移动,建立了密度锁内的水力平衡。所得结果充分证明了自平衡启动方法的可行性。     

基于密度锁的非能动余热排出系统特性分析

以基于密度锁的非能动余热排出系统为背景,通过实验对该系统正常运行时密度锁的封闭特性及事故工况下密度锁的开启特性进行了分析验证。用RELAP5/MOD3.2程序对发生事故时非能动余热排出回路瞬态运行特性进行了仿真,并与实验值进行比较,二者均符合较好。结果表明,正常工况下,密度锁能有效隔离主回路和余热排出回路,余热排出回路处于非工作状态;事故发生时,在较大的重力蓄能作用下,非能动余热排出系统能够瞬间投入工作,并逐渐建立稳定的自然循环以载出余热。     

密度锁工作特性的实验研究

介绍了密度锁的工作原理,并设计搭建了实验装置,研究了稳态工况和主泵停转事故时密度锁的工作特性。结果表明,在稳态工况下,密度锁能长期保持关闭,从而将主回路和余热排出回路隔开,此时,余热排出回路处于非工作状态,不会影响反应堆的正常工作。当发生主泵停转事故时,密度锁能迅速打开,使主回路和余热排出回路连通。余热排出回路会建立自然循环,且足以带走剩余热量。     

基于密度锁的非能动余热排出系统设计及验证分析

提出了一种新型非能动余热排出系统设计方案,该方案以密度锁技术作为基础,采用改变压力调节回路流量,并保持循环回路内有高温工质流动的方式,建立密度锁内水力平衡关系,维持主回路和余热排出回路的隔离。以AP1000主冷却剂系统为载体,用RELAP5/MOD32程序分析了正常工况下,非能动余热排出系统的运行特性。结果表明：以密度锁内流体温度作为控制变量对调压泵转速进行调节,可逐渐建立密度锁内水力平衡关系,实现非能动余热排出系统的启动;稳态运行期间,反应堆运行参数改变时,在控制系统反馈作用下,密度锁仍能维持“封闭”状态,保证主回路和余热排出回路隔离。     

AC600二次侧非能动应急堆芯余热排出系统实验装置及研究计划

ＡＣ６００二次侧非能动应急堆芯余热排出系统实验装置是一座大型非能动安全系统实验研究装置，在设计上，它以热工水力模拟理论及模拟准则为依据，在保持原型系统主要热工水力现象和过程的前提下，对系统进行了必要的简化，本文介绍了该实验装置回路，电气，仪表及测控系统的设计原则和设计结果，以及第一阶段研究计划和内容，最后，根据调试和运行结果总结了设计特点和经验。     

密度锁启动特性实验研究及计算验证

以基于密度锁的非能动余热排出系统（PRHRS）为研究背景,实验验证了密度锁自平衡启动方案的可行性。结果表明：主回路流量接近平衡流量启动PRHRS时,密度锁内冷热流体温度分界面将在不平衡力作用下向上或向下移动,减小或增大了余热排出回路重位压差,使密度锁内冷热流体温度分界面在新的位置达到受力平衡,最终实现密度锁的自平衡启动,以及余热排出回路与主回路的隔离。依据一维连续性方程、能量方程及动量方程建立数学模型,用Matlab语言编程,对密度锁启动过程进行了数值模拟分析,证明了密度锁自平衡启动方案合理、有效。计算值与实验值符合较好,用该程序可较好地模拟密度锁自平衡启动过程中系统的瞬态运行特性。     

密度锁内分区模型研究

通过实验研究流速对密度锁内温度场和分层的影响,并建立了分区模型。研究结果表明:密度锁可分为混合区、分层区和恒温区,其中分层区又可分为强分层与弱分层,分层界面则位于混合区与分层区之间。此外,本文还将密度锁内温度场分为5类,其中第2类温度场最好,是密度锁正常工作时的最佳选择。     

非能动余热排出系统长期冷却特性实验研究

为了获取ACP100非能动余热排出系统(PRS)长期运行特性,在切除全部堆芯功率这一极限工况下,开展长期冷却特性实验研究。研究发现:在反应堆本体、堆芯及蒸汽发生器储热释放影响下,PRS维持着0.52~0.26 t/h的自然循环流量,系统压力由1.0 MPa持续下降至0.51 MPa,温度堆芯出口温度由178.1℃持续下降至105.0℃;这表明堆芯及系统余热能够安全地排出,ACP100 PRS中的自然循环只会持续地衰减,不会发生停滞后再启动现象。     

二次侧非能动余热排出系统特性参数影响因素实验研究

利用三代核电非能动余热排出实验装置(ESPRIT),针对中核集团自主研发的三代核电华龙1号(ACP1000),开展了华龙1号非能动余热排出系统(PRS)特性参数影响因素实验研究。本文对实验装置、实验工况和实验结果进行了介绍。实验结果表明:系统阻力实验参数范围内,PRS均能够在无人员干预的条件下安全带出全厂断电事故发生后72 h堆芯热量;40%~160%额定换热面积范围内冷却器和单个系列PRS均具有稳定带出0.8%FP(满功率)堆芯热量的能力;实验范围内蒸汽发生器(SG)水位对同一功率稳定后压力和蒸汽温度的影响并不显著。     

密度锁内稳态分层特性的实验研究

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的冷热流体分层特性进行实验研究,同时,根据界面力的平衡条件,对密度锁内分层的稳定性进行了分析。稳态工况下,密度锁内冷热流体间存在一界面层,且界面层内具有较大的温度梯度;界面层的稳定性受温度交界面处的扰动速度及界面层内温度梯度的影响,稳定的界面层对阻止冷热流体搅混具有积极作用。另外,对实验管内有无隔板情况进行分层特性对比实验,表明密度锁内的蜂窝通道不但有利于界面层的稳定,且有利于界面形成位置的控制。     

密度锁在反应堆非能动安全中的作用分析

从理论上分析了密度锁在核反应堆非能动安全中的作用及特点,介绍了密度锁的工作原理和结构形式。对安装有密度锁的反应堆冷却剂系统进行了流动分析,根据流体运动方程和系统的循环流动特性,说明了密度锁的作用和具有的特性。     

密度锁内分层传热特性的初步探讨

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的流体分层传热特性进行实验研究,同时,建立传热计算模型,对密度锁内的传热机理进行分析.结果表明:密度锁内的分层工质自上而下分为:混合层、界面层、导热层.混合层内的传热以对流为主,其余两部分的传热以导热为主.对不同管径的研究表明,密度锁内的蜂窝通道能有效地抑制扰动作用,减小混合层的厚度,降低通过密度锁的热量传递.     

竖直振荡对密度锁内温度场影响的实验研究

对密度锁内界面竖直振荡情况进行了实验研究和分析。通过对比振荡前后温度场变化,分析了振幅和温差等因素在振荡过程中对温度场的影响。结果表明,竖直振荡使密度锁内温度场向上偏移,偏移量随振幅增加而增加,随温差的增加而减小;振荡停止后,温度场随时间逐渐恢复。     

5MW THR控制棒水力驱动系统安全分析与评价

5MW THR 采用新型的控制棒水力驱动系统,本文对系统的安全特性进行了全面分析。由于该系统的设计是以非能动系统为基础,并实现了传动、导向一体化,故该系统具有可靠的固有安全特性,在任何失效事故下,都能保证反应堆安全停堆。     

密度锁内无扰动时稳态温度场分析

实验模拟了密度锁内无扰动时稳态温度场分布。结果发现,稳态温度分布曲线上存在一个温度分层结束点;它是导热层与恒温层的分界,只有当温度分层结束点在密度锁内才能有效地抑制传热。应用半无限大平板导热模型、一维等截面直肋稳态导热模型和Fluent流体计算软件对无扰动时稳态温度场分布进行了理论计算。结果表明,半无限大平板导热模型是计算密度锁内无扰动时稳态温度场分布和温度分层结束点位置的最佳方法。