严重事故下蒸汽发生器传热管诱发破裂现象及其缓解策略分析

蒸汽发生器传热管是核反应堆冷却剂系统压力边界的重要组成部分,研究严重事故下蒸汽发生器传热管诱发破裂现象及其影响因素对支持二级概率安全分析意义重大.以CPR1000电厂全厂断电叠加蒸汽发生器安全阀卡开事故为基础事故序列,分析了轴封破口、环路水封清除和下降管水封清除现象对蒸汽发生器传热管诱发蠕变破裂现象的影响,并对二次侧卸压-补水和一次侧卸压-补水两种缓解策略的效果进行了研究.结果表明:轴封破口现象会影响逆向自然循环流量,但不会影响热管段和蒸汽发生器传热管发生蠕变破裂的先后顺序;而环路水封清除和下降管水封清除现象会打破热管段逆向自然循环现象,并导致蒸汽发生器传热管比其他冷却剂系统边界更早失效,从而带来安全壳旁通风险;而二次侧卸压-补水策略和一次侧卸压-补水策略都可以达到降低蒸汽发生器传热管诱发破裂风险的效果.该研究结果有助于改进二级概率安全分析结果,指导CPR1000电厂制定相关严重事故缓解措施并提升严重事故管理导则的事故处置能力.     

基于卷积神经网络的氢氦协同效应下的空洞演化预测

[目的]了解辐照引起的核结构材料的降质过程对于反应堆安全运行至关重要.然而,由于辐照损伤实验和基于物理的多尺度模拟存在时间和资源密集性的特点,无法快速评估材料的空洞演化行为.[方法]应用卷积神经网络(CNN)对空洞尺寸和数密度进行预测,并在现有的实验数据范围外,对氦和氢注入量在连续参数变化范围内的相关性进行预测.[结果]经过参数优化的CNN可以很好地克服实验数据不足的限制,仅利用元素组分和环境参数即获得准确的数值回归.[结论]这项工作证明了CNN预测氢氦协同效应下辐照损伤的可行性,对核材料的优化和反应堆安全运行具有实际意义.     

硬质合金上化学气相沉积Tic和TicxNy的研究

在TiCl_4-C_6H_5CH_3-H_2和TiCl_4-C_6H_5-H_2-N_2体系中,以YG_8硬质合金为基体,用化学气相沉积(CVD)法,研究了温度,反应物输入浓度对沉积TiC和TiC_xN_y涂层的沉积速度,显微硬度和形貌的影响。结果表明:TiC沉积速度,显微硬度随沉积温度升高而增大,对TiC沉积层的形貌也有较大的影响。TiC和TiC_xN_y的沉积速度、显微硬度随反应物摩尔比(m_c/Ti)增加到某一最大值后又下降;m_c/Ti=1时,TiC硬度呈最佳值。m_c/Ti=0.87时,TiC_xN_y硬度出现最大值。此外,还对基体一涂层间是否出现η相进行了分析。并测定了在1223～1323K间TiC沉积反应的表观活化能为157.9kJ/mol。     

Al2O3微纳米流体对向下加热面沸腾传热的影响

针对核电站严重事故压力容器外部冷却策略安全裕度不足的问题,利用平均粒径为15和500 nm的两种Al₂O₃分别制备不同质量浓度的微纳米流体作为冷却剂,通过向下加热面的池沸腾实验,对整个向下加热的沸腾过程进行了详细的研究分析.实验结果表明:纳米颗粒会影响加热表面的润湿能力,提高沸腾过程中的气泡生成率,造成更加剧烈的局部紊流;表面的沸腾传热能力随着微纳米流体质量浓度的升高而增强,在质量浓度为12 mg/L的Boehmite-Al₂O₃纳米流体工况下测得了最大临界热流密度,与反渗透水工况相比,最大临界热流密度提升了44.7%.     

核事故缓解任务的最优工作路径算法

[目的]核电厂在发生严重事故后,放射性物质可能从安全壳泄漏到核电厂厂房中,给执行事故缓解任务而在厂内移动的工作人员造成一定的辐射剂量损害.为了尽可能降低工作人员执行任务期间所受的辐射剂量,对其最优工作路径进行算法研究.[方法]使用自主研发的厂内放射性评估软件REMADA,模拟计算CPR1000核电厂在一回路小破口事故、主蒸汽管道破裂事故和全厂断电事故期间厂房内的放射性物质浓度分布,并基于REMADA的辐射剂量评估模块建立辐射剂量最优路径算法,搜索不同缓解任务在限定通行时间内所有的可行工作路径,给出工作人员在厂内通行受辐射剂量最低的路径.[结果]该算法寻找到的最优路径能有效地降低厂内工作人员受到的辐射剂量损害,并且该算法具有较高的执行效率,可满足实际应用中严重事故应急决策的需求.[结论]该研究可为降低工作人员受到的放射性风险、制定事故应急策略提供有力的数据支撑与技术支持.     

CPR1000全厂断电事故模拟及主泵轴封破口敏感性分析

全厂断电事故是导致核电厂发生严重后果的重要事件之一.采用模块化事故分析程序对CPR1000全厂断电事故进行建模与分析,计算一回路压力、压力容器水位、堆芯温度等参数,详细分析了事故进程.分析结果显示:全厂断电事故会导致反应堆压力容器在高压下失效,这将会有安全壳直接加热的风险;同时,事故过程中会产生大量氢气,这部分氢气会逐步迁移到安全壳或者辅助厂房中,从而带来氢气爆炸的风险.针对全厂断电时主泵容易出现轴封破口这一问题,选取了早、中、晚3个时期的事故序列,对轴封破口发生时间做敏感性分析.结果表明,早期破口会加速严重事故的进程,而较晚时间发生破口,尤其是事故中期发生破口能较好地延缓压力容器损毁进程.相关数据可为有关人员防范和缓解严重事故提供参考.