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  • 反应堆堆芯热工水力精细计算辅助支撑技术研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-06-07

    摘要: 反应堆堆芯全流域或大流域CFD计算分析有利于认知并预测堆芯热工水力精细运行状态,优化设计与运行,保障安全。但堆芯CFD计算分析面临巨量网格建模难、计算量大、耗时长、资源需求多等挑战问题,且CFD计算的堆型普适性差,变换堆型需重新开展全流程工作。为此,基于反应堆结构特点与冷却剂流动规律,研发了反应堆堆芯“专用”且不同堆型“通用”的CFD计算辅助支撑技术,能够分解CFD计算量,有效降低精细网格建模与计算分析难度,成功用于绕丝棒束组件、定位格架棒束组件、板元组件堆芯的全数全高度燃料组件代表域的CFD计算分析。

  • 弥散核燃料芯体等效弹性性质数值模拟研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-06-05

    摘要: 弥散型燃料弹性性能是反应堆安全分析和燃料元件性能评估中的重要参数。将弥散型核燃料元件视为一种特殊的颗粒复合材料,采用细观力学的方法,对芯体等效弹性性质进行计算。采用通用有限元软件ABAQUS,假设燃料颗粒在芯体中周期性分布,建立有限元计算模型。选取具有代表性的体积元作为研究对象,建立了热-力-裂变气体迁移耦合分析方法,计算得到芯体的等效弹性性能,分析比较了颗粒的体积含量、颗粒大小和燃耗对弥散型核燃料等效弹性性质的影响。研究结果表明,影响芯体等效弹性性质的主要因素是颗粒体积与燃耗。

  • 基于现象模化的安全壳试验适用性分析方法研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-06-03

    摘要: 针对小比例尺度试验数据在安全壳性能分析软件确认过程中的适用性问题,基于安全壳内压力响应过程相似分析提出了试验数据适用性分析方法,并结合试验参数开展了HDR、Battelle和CVTR等安全壳试验数据对华龙一号大破口失水事故(LBLOCA)、主蒸汽管道破裂事故(MSLB)的适用性研究。研究结果表明,事故条件下安全壳内压力响应过程及其关键现象的相似准则数,可用于分析不同安全壳试验对目标电厂的适用性。HDR ISP-16&23、Battelle CASP-1&2和CVTR T3等试验工况的合理组合能够复现LOCA、MSLB等事故条件下HPR1000安全壳内因破口源喷放、安全壳壳体冷凝和壳内构件冷凝导致的压力瞬变过程,模拟失真在可接受范围内或偏保守,适用于HPR1000安全壳热工水力响应分析软件的验证和确认。

  • 氢化物对锆拉伸性能影响的分子动力学研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-06-02

    摘要: 氢化物是锆合金包壳管在核电厂正常运行过程中与一回路冷却剂发生锆水反应而产生的常见缺陷。本文利用分子动力学方法,采用COMB3势函数,构建含氢化物的锆基模型进行单轴拉伸模拟,探究了氢化物密度对锆力学性能的影响。研究结果表明,当氢化物密度在0~1078 µg/g时,随着氢化物密度的增加,屈服强度、应变和杨氏模量降低。在弹性阶段,氢化物密度的增加使应力集中区域增大,有利于位错形核;在塑性变形阶段,随着氢化物密度的增大,初始位错更倾向于在氢化物周围扩展。当氢化物密度在1078 ~ 2311 µg/g时,随氢化物密度的增加,屈服强度、应变和杨氏模量升高,这是由于氢化物密度较高时产生了大量位错并造成位错塞积。

  • 二次侧水位对自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相倒流影响的无量纲分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-30

    摘要: 核动力装置在自然循环条件下蒸汽发生器内会发生单相倒流,单相倒流对自然循环流动阻力和蒸汽发生器传热能力都产生了很大影响。为了从具有普适性的角度研究蒸汽发生器二次侧水位对单相倒流的影响,本研究建立了无量纲守恒方程。基于无量纲守恒方程,采用微扰理论获得了考虑二次侧水位的单相倒流临界点理论模型,在分析了二次侧水位对倒U型管压降的基础上,进一步分析了不同管长、无量纲阻力数、无量纲传热数条件下二次侧水位对临界点的影响。本文研究结果表明:二次侧水位降低导致倒流发生临界点逐渐接近原点;不同管长条件下二次侧水位影响规律相同;随着水位的降低,无量纲阻力数、无量纲传热数条件下对临界点的影响逐渐减小。本研究结论从理论上证明了二次侧水位对单相倒流的影响不利于倒流的发生,从机理层面解释了原因,可以辅助相关核动力装置的事故分析。

  • CF2燃料组件多错对中值下摩擦力与落棒性能试验研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-29

    摘要: CF系列燃料组件是中核集团自主研发的先进三代核电反应堆核心部件,为分析CF2燃料组件在多对中值工况下,驱动线运动部件在水和空气中的摩擦力与落棒性能,采用1:1的CF2模拟燃料组件配合自主设计研发的可调节旋转式顶盖首次实现了多个错对中值的集成,能够对多个错对中值进行科学准确的调节。优化了驱动机构性能研究的方法,获取了驱动机构在水和空气两种介质中全行程、多错对中值工况下的摩擦力与落棒性能数据。落棒总时间和棒到缓冲口时间均随着对中值增加而增大,但缓冲时间基本保持一致。燃料组件与控制棒在最大对中值工况下运行良好,摩擦力没有超过允许极限值,也未发生在大对中值工况下的卡棒现象。该研究结果为CF系列燃料组件的设计定型、安全评定与软件开发提供了重要的试验依据,其方法可推广至后续CF3等燃料组件的科研项目中。

  • 融合到达角的粒子滤波寻源方法研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-28

    摘要: 未知放射源搜寻定位是核安检、核应急领域的重要研究课题。为提高寻源效率、适应多源环境探测,提出了一种融合到达角的粒子滤波寻源方法。首先,构建了自主定位与到达角感知相结合的放射源搜寻硬件平台,给探测器引入了位置和角度信息;其次,在粒子滤波基础上考虑到达角信息,动态收缩放射源搜寻区域,进而提高搜寻效率;最后,在自主寻源路径规划中采用到达角引导的机器人姿态调整,增强机器人寻源的灵活度。仿真实验证明此方法可正确有效工作,利用放射源开展的测试进一步验证了该方法对于多源搜寻的实用性。

  • CF2燃料组件多错对中值下摩擦力与落棒性能试验研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-26

    摘要: CF系列燃料组件是中核集团自主研发的先进三代核电反应堆核心部件,为分析CF2燃料组件在多对中值工况下,驱动线运动部件在水和空气中的摩擦力与落棒性能,采用1:1的CF2模拟燃料组件配合自主设计研发的可调节旋转式顶盖首次实现了多个错对中值的集成,能够对多个错对中值进行科学准确的调节。获取了驱动线在水和空气两种介质中全行程、多错对中值工况下的摩擦力与落棒性能数据。落棒总时间和棒到缓冲口时间均随着对中值增加而增大,但缓冲时间基本保持一致。燃料组件与控制棒在最大对中值工况下运行良好,摩擦力没有超过允许极限值,也未发生在大对中值工况下的卡棒现象。该研究结果为CF系列燃料组件的设计定型、安全评定与软件开发提供了重要的试验依据,其方法可推广至后续CF3等燃料组件的科研项目中。

  • 基于DBN和多传感器数据分解的核电机组振动故障检测方法

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-25

    摘要: 由于仅提取了核电机组振动信号的单一特征,导致核电机组振动故障检测方法的检测效果不佳。因此,设计了基于DBN和多传感器数据分解的核电机组振动故障检测方法。获取核电机组振动信号数据,对获取的多传感器数据进行平滑计算与融合处理,在DBN的作用下,提取出核电机组振动信号的多个特征,计算不同特征的敏感性指数和模糊熵,对振动信号特性进行分析,构建对应的振动故障检测模型,求解核电机组振动故障信号。实验结果表明,在该方法的实际应用中,AUC-ROC曲线面积更接近于1,检测效果更好。

  • 移动式反应堆运输安全风险评价

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-24

    摘要: [目的] 为解决现有移动式反应堆的研发水平不能满足GB11806-2019《放射性材料安全运输规程》的相关要求,无法在国内的监管体系下取得运输许可的问题,[方法] 本研究根据美国联邦法规10CFR71§12条款的相关要求对移动式反应堆在运输中可能遇到的事故种类进行梳理,并以事故后果最为严重的与油罐车发生撞击作为设计基准事故,对假定功率为20MWt的移动式反应堆在设计基准事故下的事故风险进行计算。[结果] 计算得出移动式反应堆在每年运输一次的条件下设计基准事故的发生概率为9.7×10-6/年,反应堆冷却1年后在设计基准事故下对工作人员的辐照剂量为810mSv;冷却5年后在设计基准事故下对工作人员的辐照剂量为590mSv。[结论] 设计基准事故下移动式反应堆的事故后果远超过SSG-26《Advisory Material for the IAEA Regulations For the Safe Transport of Radioactive Material》和GB18871《电离辐射防护与辐射源安全标准》对工作人员受到的辐照剂量限值,并且设计基准事故的发生概率没有满足我国超设计基准事故10-7/年的筛选要求。因此有必要在移动式反应堆运输过程中采取包括武装押运和路线规划在内的管理措施以降低设计基准事故的概率并采取相应的防护措施缓解设计基准事故后果以满足核安全部门的监管要求。

  • 我国地浸采铀环境保护十大关注问题探讨

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-23

    摘要: 地浸采铀是我国天然铀生产的主要工艺,其建设、运行和退役存在的环境保护问题已受到广泛关注。介绍了地浸采铀“三废”产生情况,提出了抽大于注比例确定、钻井泥浆处理处置、监测井布置、地下水本底值确定、监测井数据异常判定、工艺废水处理、蒸发池运行管理、地下水修复目标值确定、地下水修复和废物最小化等十大关注问题,讨论了当前技术和管理现状,指出了未来地浸采铀环境保护领域的主要任务和研究方向,以期为我国地浸采铀的可持续发展提供参考。

  • 基于粒子群算法的压水堆控制系统设定值决策研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-23

    摘要: 目前压水堆电厂控制以传统PID (Proportional Integral Derivative) 控制器为主,虽然已有采用先进控制算法提升控制系统性能的研究,但大多都只针对单个控制系统,未能充分考虑多个控制系统之间存在的互联耦合。为了从顶层协调多个控制系统提升整体控制性能,本文提出了基于粒子群优化算法的压水堆控制系统设定值决策优化方法,构建了优化所需的决策目标函数及决策优化需要满足的运行约束条件。建立的智能决策系统,考虑压水堆的运行实际进行设定值离线优化,根据运行工况进行在线智能决策。本文以压水堆核电厂运行中的典型过程为例进行了设计的智能决策系统仿真实验,并对仿真结果进行分析,仿真结果表明所提出的智能决策系统可以有效减小系统的ITSE和峰值,提升了压水堆电厂控制系统的整体控制性能和安全裕量。

  • 基于神经网络超参数优化方法的堆芯中子学参数预测研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-21

    摘要: 神经网络可以基于大量数据学习输入输出变量之间的关系,具有强大的拟合能力,在包括核工程计算领域常用作程序的代理模型。中子输运计算作为中子学模拟的核心环节之一,其耗时较长的问题可以通过利用神经网络模型来解决。然而,神经网络模型具有一系列超参数需要设置,而手动调节这些超参数工作量大,重复繁琐,只能依靠经验进行,而且求解不同问题时这些超参数不可复用。为了解决以上问题,本文提出了一种采用贝叶斯优化(Bayesian Optimization)算法来调节神经网络超参数,结合了学习率衰减、损失函数优化方法,它可以针对不同问题的数据集,自动搜索超参数的最佳组合,以获得最佳性能,具有很高的灵活性和效率,泛化性强。本文对 TAKEDA基准题得到的堆芯关键参数进行拟合,结果表明有效增殖因数keff的平均误差在150pcm以内,TAKEDA1数据集上区域积分通量Φ的平均误差率为1.72%,最大误差率为7.56%。该研究可为人工智能在堆芯物理计算理论的应用提供一定参考。

  • 熔盐堆用U型管壳式换热器的传热与流动特性模拟分析

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-12

    摘要: 为更好的理解和掌握熔盐换热器的运行特征,并给熔盐堆中换热器的设计和运行累积经验,本文以美国橡树岭国家实验室10MWt熔盐实验堆(MSRE)用的主换热器为研究对象,基于该换热器的设计参数,应用管壳式换热器的理论计算方法(包括Kern方法和Bell-Delaware方法)、换热器设计软件HTRI Xchanger Suite和计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics, CFD)对换热器的关键性能指标(如换热系数、压降和换热功率)分别进行了计算分析,并与MSRE主换热器的实验数据进行比较分析。结果表明:两种理论计算方法(Kern方法、Bell-Delaware方法)、HTRI软件及CFD仿真模拟的结果与实验结果的差异均在可接受范围内,其中Kern方法与MSRE实验所得的换热量相差最大、约为15%,HTRI软件模拟与MSRE实验所得的总换热系数相差最小、为0.16%;理论计算方法、换热器设计软件及CFD仿真均不同程度适用于熔盐-熔盐换热器设计,且CFD仿真还可对换热器内部传热和流动细节进行直观描述。

  • 动态刻棒方法在田湾VVER的应用研究

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-12

    摘要: 在物理试验中准确测量控制棒价值对于反应堆安全运行有着非常重要的意义。开展基于六角形几何的多群时空动力学计算方法研究,基于此,开展适用于六角形几何的先进动态刻棒方法研究。该方法适用范围广,测量精度高且测量过程快。利用田湾VVER动态刻棒试验数据对该方法进行了验证,结果表明基于该方法所测量的控制棒价值与理论值偏差在10%以内,计算精度较高,且该方法计算时间较短,计算效率高。

  • The Dynamics Beamline at SSRF

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-11

    摘要: The Dynamics beamline (D-Line), which combines synchrotron radiation infrared spectroscopy (SR-IR) and energy-dispersive X-ray absorption spectroscopy (ED-XAS), is the first beamline in the world to realize concurrent ED-XAS and SR-IR measurements at the same sample position on a millisecond time-resolved scale. This combined technique is effective for investigating rapid structural changes in atoms, electrons, and molecules in complicated disorder systems, such as those used in physics, chemistry, materials science, and extreme conditions. Moreover, ED-XAS and SR-IR can be used independently in the two branches of the D-Line. The ED-XAS branch is the first ED-XAS beamline in China, which uses a tapered undulator light source and can achieve approximately 2.5 × 1012 photons/s•300 eV BW@7.2 keV at the sample position. An exchangeable polychromator operating in the Bragg-reflection or Laue-transmission configuration is used in different energy ranges to satisfy the requirements for beam size and energy resolution. The focused beam size is approximately 3.5 μm (H) × 21.5 μm (V), and the X-ray energy range is 5–25 keV. Using one- and two-dimensional position-sensitive detectors with frame rates of up to 400 kHz enables time resolutions of tens of microseconds to be realized. Several distinctive techniques, such as the concurrent measurement of in-situ ED-XAS and infrared spectroscopy, time-resolved ED-XAS, high-pressure ED-XAS, XMCD, and pump–probe ED-XAS, can be applied to achieve different scientific goals.

  • HL-3装置ECRH天线系统研制

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-10

    摘要: 根据HL-3装置电子回旋共振加热(ECRH)系统的需求,完成了天线系统的设计与研制,并对天线进行了测试与安装。HL-3装置ECRH天线系统由三个天线组成,包含一个中平面天线和两个上斜天线,三个天线位于装置弱场侧的同一扇段,可协同完成加热、新经典撕裂模(NTM)控制等功能。目前已经完成其中两个天线的设计、制造和测试,另外一个天线完成了发射光路的设计。测试结果表明,中平面天线和上斜一号天线控制精确、快速,达到了装置实验使用的要求。

  • 核电机组蒸发器水位调节机构适配技术研究及应用

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-10

    摘要: 核电机组在高负荷工况下,给水泵转速调节系统与主/旁路阀调节系统形成耦合,导致控制系统出现调节震荡情况,对执行机构的可靠性和耐久性带来挑战,同时对核电机组的安全稳定运行带来影响。故如何解决高负荷工况下控制系统耦合震荡问题至关重要。深入分析多基地波动曲线,发现执行机构响应特性慢,不能及时跟随控制系统的响应速度,是造成调节波动的主要原因。通过执行机构响应特性曲线评估,优化阀门执行机构参数,实施比例增益、速度增益、最小回路增益匹配设置,实现小信号跟随性好、大信号超调性低、时间响应特性快三方面的响应特性优化,提升执行机构兼具小信号、大信号时良好的响应和控制特性。从执行机构调节特性的角度提升高负荷下蒸发器水位控制的稳定性。

  • HL-3装置二号中性束注入束线量热靶研制

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-09

    摘要: 在中性束注入器中,量热靶是非常重要的水冷部件之一,承担着接收和测量束功率的任务。除此之外,利用内置热电偶阵列的方式,可以即时的监测靶板不同位置的温升,进而获得引出离子束或中性束的功率密度分布。在HL-3装置二号中性束注入束线上,量热靶的设计采用了一种利用直线推杆机构实现升降,并采用“W”字型靶板结构实现中性束能量的吸收。此外,利用Ansys Workbench的流体计算模块对量热靶在满功率运行状态下的温度分布做了模拟计算,结果显示量热靶的设计满足二号中性束注入束线的使用要求。

  • 高放废液贮存厂房的系统与布置设计

    分类: 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间: 2024-05-08

    摘要: 高放废液贮存厂房是乏燃料后处理厂中必不可少的重要设施,其稳定运行关系到整个厂区的生产安全。文章依据设计标准并结合工程实践,阐述了高放废液贮存厂房的工艺系统设计,包括高放废液贮存及输送系统、循环冷却水系统、高放废液搅拌系统、工艺尾气处理及贮槽稀释空气系统等等。以实际工程项目为例,介绍了高放废液贮存厂房的整体布置形式、工艺设备及管道的布置特点,可为后续高放废液贮存厂房的设计及其他核化工项目的设计工作提供借鉴和参考。

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