在核电系统热力管道内,热分层现象较为常见,会造成应力集中并引起管道结构变形,进而带来安全隐患。滞流分支管与冷却剂主管道相连接,管内流体与一回路主管道冷却剂存在较大温差,受到湍流渗透和阀门泄漏等因素的影响,分支管内容易发生热分层现象。对滞流分支管热分层的温度变化特性和流动特性进行研究分析,为后续的实验研究和应力分析提供理论依据。建立了滞流分支管模型,在泄漏流量为0.062 kg·s-1、泄漏温度为488.15 K、泄漏压力为6 MPa条件下,采用SST k-ω模型(Shear Stress Transport k-ω model)对滞流分支管热分层现象展开三维数值模拟研究。模拟结果表明:热分层现象容易出现在水平管段,无保温措施及大管径会加剧热分层现象,而弯管段能有效降低截面温差;滞流分支管的水平管段内存在回流现象,而大小头管段结构导致管内流场出现二次回流,回流现象不利于管道内冷热流体的混合,使热分层的影响时间更长。滞流管分支管的热分层现象与等截面管道存在明显区别。
压水堆 滞流分支管 热分层现象 CFD Pressurized water reactor Stagnant branch pipe Thermal stratification phenomenon CFD
强激光与粒子束
2023, 35(11): 116004
碳化硅(SiC)复合包壳是未来轻水堆耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)包壳候选方案之一。本文主要研究了在失水事故(Loss Of Coolant Accident,LOCA)下双层SiC结构包壳的失效概率问题。基于SiC复合材料包壳失效概率计算方法,采用准稳态方法模拟计算了瞬态工况下的SiC复合材料包壳失效概率。通过分析各种应力在事故工况下的占比,对Weibull分布的两个特征参数进行敏感性分析;研究了不同燃耗对于失效概率的影响,模拟了在不同层厚比下包壳的失效概率。结果表明:复合层所占比例的变化、Weibull参数改变、在不同燃耗下发生LOCA事故,对于SiC复合材料包壳的瞬态失效概率都有着较为明显的影响。本文的研究有助于耐事故燃料包壳的开发与设计,为SiC复合材料包壳失效概率的进一步研究提供参考。
压水堆 碳化硅 复合包壳 失水事故 失效概率 Pressurized water reactor SiC Composite cladding LOCA Failure probabilities
强激光与粒子束
2022, 34(2): 026009
为初步研究钴粒电镀镍层在无中子辐照的压水堆稳态工作条件下服役的可行性及极端事故工况对电镀镍层的影响,先后 将镀镍钴粒在2 MPa氦气环境下400°C、600°C热处理240 h、0.5 h。 用扫描电镜对电镀镍层的表面和断面形貌进行了表征,用能谱仪分析了镀层与基体的界面元素扩 散情况。结果表明镍镀层在居里温度358 °C附近的热膨胀系数突变以及钴基体在427 °C附近的 相变不会对镍镀层造成破坏性损伤,界面的元素互扩散使镀层与基体的结合更加紧密。
光谱学 热处理 结合力 界面分析 电镀镍钴粒 压水堆 spectroscopy heat treatment adhesion interface analysis nickel electroplated Co-pellets pressurized water reactor
1 环境保护部核与辐射安全中心, 北京 100082
2 华北电力大学 核科学与工程学院, 北京 102206
随着核电事业的快速发展,核电厂卸载的乏燃料越来越多。如何处置核电站乏燃料中的次锕系核素(MA)既是核燃料再利用的重要过程,又是闭式循环中的关键步骤。如果处置得当,不仅可以提高燃料的利用率,而且可以将MA变成同位素燃料电池、中子源等有用的核素。国际上认可的处置方法是分离-嬗变,但是嬗变MA的难点是嬗变堆型的选取和如何提高嬗变率。压水堆(PWR)是国内外最成熟的堆型和商业运行的主要堆型,也是现阶段最具有可能进行MA嬗变的堆型。于是,本文利用MCNP程序研究了压水堆嬗变MA的特性,通过研究MA嬗变棒的设计、添加位置和添加量等对压水堆堆芯有效增殖因子的影响,初步探索出最佳的压水堆嬗变MA的设计方案,为我国现阶段进行压水堆嬗变MA奠定了理论基础。
压水堆 次锕系核素(MA) 嬗变 乏燃料 pressurized water reactor minor actinides(MA) transmutation spent fuel 强激光与粒子束
2017, 29(3): 036016
1 西安交通大学核科学与技术学院,西安710049
2 韩国蔚山科技大学机械与核工程学院,韩国蔚山689798
采用目前工业上成熟的非线性迭代计算策略,基于两群粗网有限差分方法和多群UNM 节块方法,开发了针对压水堆工况的三维瞬态扩散计算程序。UNM 方法采用解析基函数作为基函数,通过方程变换解决了解析节块法在临界节块计算不稳定的问题,提高了计算精度。热工计算采用单通道模型和燃料棒一维导热模型,相比目前堆芯在用的经验关系式方法,该模型可以更加准确地计算燃料棒温度分布。采用基于横向积分方程的三节块方法,可以有效减轻控制棒尖齿效应对瞬态计算的影响。为测试程序性能,采用NEACRP等基准算例对程序进行了校验。数值结果表明,开发的程序计算结果正确,适用于压水堆堆芯瞬态过程的模拟。
压水堆 节块法 非线性迭代 瞬态计算 核热耦合 pressurized water reactor nodal method non-linear iteration transient calculation neutronics-thermal coupling 强激光与粒子束
2017, 29(3): 036001