Safety Analysis of Accident Scenarios for the HTR-10

ＳａｆｅｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＡｃｃｉｄｅｎｔＳｃｅｎａｒｉｏｓｆｏｒｔｈｅＨＴＲ－１０ＧａｏＺｕｙｉｎｇ（高祖瑛）；ＪｉａｎｇＺｈｉｑｉａｎｇ（蒋志强）；ＬｉＢａｏｙａｎ（李宝琰）；ＷａｎｇＣｈｕｎｙｕｎ（王春云）（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＮｕｃｌ...     

10MW高温气冷实验堆建造许可证的安全审评(英文)

清华大学核能技术设计研究院目前正在设计建造我国第一座高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０），功率为１０ＭＷ。ＨＴＲ－１０的设计，体现了模块式高温气冷堆的先进特征，其中最主要的是固有安全特性。ＨＴＲ－１０的安全审评也是一个新的课题。本文阐述了ＨＴＲ－１０建造许可证审评中所遵循的依据和原则以及审评的主要过程和活动，讨论了审评过程中的主要安全问题，包括燃料元件、源项计算、事故分析、安全分级、包容体设计等。     

基于J2EE的10 MW高温气冷实验堆管理信息系统

为实现10MW高温气冷实验堆(10MW high temperature gas-cooled reactor,HTR-10)的信息化管理,开发出HTR-10管理信息系统。通过HTR-10管理数据流的分析,应用Java2平台(J2EE)的多层分布式,建立以Web层为中心的网络架构,使用组件技术搭建二次开发平台。通过分析操作卡与运行规程的关联,建立数学模型,设计出操作卡自动生成逻辑。结果表明,该系统比基于传统客户机/服务器两层架构的管理信息系统更适合HTR-10,具有良好的伸缩性和扩展性,能够提高管理效率。     

基于J2EE的10MW高温气冷实验堆管理信息系统

为实现10MW高温气冷实验堆(10MW high temperature gas-cooled reactor,HTR-10)的信息化管理,开发出HTR-10管理信息系统。通过HTR-10管理数据流的分析,应用Java2平台(J2EE)的多层分布式,建立以Web层为中心的网络架构,使用组件技术为二次开发,搭建平台。通过分析操作卡与运行规程的关联,建立数学模型,设计出操作卡自动生成逻辑。结果表明,该系统比基于传统客户机/服务器两层架构的管理信息系统更适合HTR-10,具有良好的伸缩性和扩展性,能够提高管理效率。     

Research on the Silicon Carbide Layer of Coated Fuel Particles

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＳｉｌｉｃｏｎＣａｒｂｉｄｅＬａｙｅｒｏｆＣｏａｔｅｄＦｕｅｌＰａｒｔｉｃｌｅｓＸｕＳｈｉｊｉａｎｇ（徐世江），ＹａｎｇＢｉｎｇ（杨冰），ＺｈｕＪｕｎｇｕｏ（朱钧国），ＺｈａｎｇＢｉｎｇｚｈｏｎｇ（张秉忠）；ＺｈａｏＺｈｉｃ...     

用频域控制理论分析HTR-10蒸汽发生器流动不稳定性

１０ ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）蒸汽发生器是管内直流蒸汽发生器，且工作压力为 ４． ０ ＭＰａ，流动不稳定性必须给予重视。本文应用频域控制理论研究 ＨＴＲ－１０蒸汽发生器两相流密度波不稳定性，对蒸汽发生器的传热和流动建立了数学模型，利用线性微扰原理和Ｌａｐｌａｃｅ变换推导出闭环系统的特征方程，应用频域控制理论中的Ｎｙｑｕｉｓｔ稳定性定理判断系统的稳定性，在此基础上编制了ＡＤＩＳ程序，并应用此程序分析ＨＴＲ－１０蒸汽发生器的稳定性。结果表明，ＨＴＲ－１０蒸汽发生器在设计负荷下是渐近稳定的。     

HTR-10平衡态运行方式研究

为了使１０ＭＷ高温气冷实验堆（ＨＴＲ－１０）运行在安全、经济的状态下，研究了５次通过、８次通过和１０次通过三种运行方式下平衡态ＨＴＲ－１０堆芯的特性，利用高温气冷堆物理设计程序 ＶＳＯＰ对所选方案进行分析计算。结论表明：在最大燃耗不超过１０１ ＧＷｄ／ｔ的条件下，增大燃料球通过堆芯的次数并缩短每次通过堆芯所需的时间，将会使乏燃料平均燃耗提高，使ＨＴＲ－１０的燃料得到更有效的利用。     

基于MCNP模型10MW高温气冷实验堆燃耗测量误差分析与实验研究

 10MW高温气冷实验堆(HTR-10)的燃耗测量系统通过测量燃料球内裂变产物¹³⁷Cs发出的γ射线进而间接确定燃料球的燃耗,测量结果的准确性直接影响着反应堆的安全性和经济性。利用HTR-10现有的设备条件,设计并实施了提升器偏转实验,使燃料球逐步偏离正常测量位,改变球心与准直器轴线的相对位置,得到了偏离角度与计数率之间的对应关系,进而确定燃料球球心与准直器轴线的周向偏移量。通过MCNP程序建立HTR-10燃耗测量系统模型,模拟γ光子从燃料球发出,经过提升器、密封法兰、准直器直到被HPGe晶体探测器捕捉的全过程。利用MCNP模型可以模拟在不同径向偏离情况下的实验过程,通过与实验结果的对比,确定燃料球球心偏离准直器轴线的径向偏移量。     

化学热管系统在高温堆上的应用

高温气冷堆产生的高温工艺热的应用研究是能源领域的课题之一。本文论述了利用甲烷水蒸汽的可逆反应的化学热管系统及其在高温气冷堆远距离输热方面的应用。报导了清华大学核能技术设计研究院设计的 ３． ５ ＭＷ化学热管系统。该系统用 ＣＨ４和水蒸汽作为重整工作对，采用二级甲烷化反应器。介绍了系统主要设备——Ｈｅ加热、热交换器型的重整器的结构设计。     

超临界压力流体在多孔介质内对流换热研究进展

超临界压力流体在多孔介质内的流动换热问题在动力工程、化学工程、航天航空等领域的应用非常广泛,它是超临界CO_2气冷堆、太阳能热发电系统、超临界压力流体对高温壁面的发汗冷却等工程设计优化的理论基础。分别从实验研究和数值模拟两个方面,详细阐述了多孔介质内超临界压力流体流动换热的研究进展,指出了准临界温度附近强烈物性变化、多孔结构迂曲流动通道、浮升力等因素对换热通道局部对流换热性能的影响规律是深入研究的关键问题。另外由于高温高压实验难度大、数据处理方法较复杂,多孔介质内超临界压力流体与固体骨架之间的内部对流换热系数实验研究非常少,致使局部非热平衡模型在多孔介质内超临界压力流体流动换热数值模拟的应用受到限制,因此同时加强超临界压力流体在多孔介质内流动传热的局部对流换热性能和内部对流换热性能研究,对于多孔介质结构传热性能评价和工业应用关键设备的设计优化具有指导意义。     

基于压力修正方法的高温气冷堆模拟

高温气冷堆热工水力过程模拟是高温气冷堆模拟机开发的关键技术之一,采用流体网络建立流动过程计算模型,将压力修正方法应用到流体网络求解中,传热网络建立传热过程计算模型,并实现流体网络与传热网络的耦合计算,建立了适用于高温气冷堆模拟机的热工水力过程模拟方法,采用组件搭建的方式模拟热工水力过程。将模拟方法应用到带有分支汇合的管路和中间换热器的热工水力过程模拟中,结果表明:压力修正方法的应用使得流体网络具有良好的收敛性,稳态工况计算结果具有良好的稳态精度,动态过程计算能够正确响应热工水力过程的特点,模拟结果与理论分析一致。     

乏燃料在加速器驱动的次临界模块式HTGR中的燃烧

环状模块式高温气冷堆 (HTGR)采用包覆颗粒燃料 ,其乏燃料经过一段时间的堆外冷却后 ,可以再利用。研究了 35 0 MW环状模块式 HTGR乏燃料在加速器驱动的次临界堆中燃烧的物理可行性。给出了功率为 30 MW次临界堆概念设计 ,利用 MCNP程序模拟中子在次临界堆内的输运过程 ,利用 ORIGEN2程序进行燃耗计算。结果表明 :加速器驱动的次临界气冷堆具有可靠的次临界度和低的功率密度 ,用于燃烧 35 0 MW环状模块式 HTGR乏燃料 ,从能源利用的角度考虑 ,可以获得约 2 0 %的额外收益     

高温气冷堆温度反馈的集总参数法模拟

该文研究了模块式高温气冷堆的堆芯热工反馈模型。在三维圆柱几何堆芯中子时空动力学改进准静态方法的基础上,应用集总参数法建立了模块式高温气冷堆堆芯温度反馈的热工模型。将全堆划分为燃料颗粒、等效慢化剂和反射层3个区域,通过热工反馈求解反应性变化。在反应性扰动和冷却剂丧失情况下,模拟了反应性、堆内各区温度、各能群中子平均注量率以及相对功率等物理量随时间的变化。模拟结果与理论分析一致,初步实现了高温气冷堆的物理热工耦合。     

高温气冷堆球床等效导热系数实验研究进展

堆芯球床等效导热系数是直接影响高温气冷堆燃料最高温度和堆芯温度分布的关键参数;在余热导出过程中起主导作用。开展球床等效导热系数的实验研究对于反应堆分析程序的完善、研究提高高温气冷堆单堆功率的可能性、以及工程的安全分析具有重要的意义。综述了国内外球床等效导热系数测量的研究现状,给出了清华大学HTR-PM三维堆芯球床等效导热系数测量实验最新成果,总结了各国实验的研究手段,对研究方向进行了讨论。     

Two Phase Flow Stability in the HTR-10 Steam Generator

IntroductionMost previous studies on helical tube two-phase flow stability[1] have used electrical heatingand large diameterhelical ( helicaldiameter>1 m)tubes.The small helicaltube combined structure wasselected for the design of the 1 0 MW HighTemperature Gas Cooled Reactor ( HTR- 1 0 ) once-through steam generator. Once- through steamgenerators with small helical tube units have manyadvantages. The steam generator ( SG) can bebuiltin parts,which can be maintained orreplacedseparately a…     

大型环形高温气冷堆中的氙振荡

用三维模拟计算的方法对大型环形高温气冷堆的自由氙振荡特性进行了研究。引入简化的温度反馈模型。研究温度反馈对氙振荡的阻尼效应。并讨论分析了本方法的有效性和结论的可靠性。结果表明，本文所研究的大型环形高温气冷堆中实际上不存在氙振荡，因为强烈的温度反馈效应阻止了氙振荡的产生和发展。     

球床高温气冷堆闭式循环特性

从提高天然铀利用率和改进废物管理方面考虑,研究球床高温气冷堆乏燃料中铀钚的再利用和不同闭式燃料循环的特性。在250MW热功率球床模块式高温气冷堆示范电站铀钚循环的乏燃料中提取铀和钚为核燃料,设计了PuO2和混合氧化物(MOX)燃料元件,将新设计的燃料元件重新装入与示范电站有同样结构和尺寸的堆芯,分别形成纯钚燃料循环和MOX燃料循环。还研究了基于轻水堆级钚的燃料循环。采用了高温气冷堆物理设计程序VSOP,研究了高温气冷堆不同闭式循环的燃料利用和超铀元素焚烧特性。不同闭式循环钚消耗率分别为50%、46%和71%,天然铀的电利用率分别提高了6%、8%和20%。结果表明:高温气冷堆闭式燃料循环能有效焚烧钚同位素,适度提高天然铀的利用率。     

冷源、热源温度对自然循环系统运行可靠性的影响分析

 物理过程失效是导致非能动系统运行失效的重要因素之一,必须在非能动系统可靠性分析中予以考虑.而对于物理过程失效,目前尚无成熟的分析方法.本文提出采用蒙特卡罗模拟方法研究冷源温度、热源温度在其合理范围内变化对自然循环系统运行可靠性的影响.结果表明,冷源、热源温度变化对系统物理过程失效具有重要影响,且运行列数越少,影响越显著.计算结果说明系统运行失效是物理过程失效与设备失效综合作用的结果,但并非二者的简单叠加,物理过程失效与设备失效是互为条件的;当系统设计安全裕量较大时,即使参与运行的设备列数不能满足设计要求,也并不一定导致系统失效.     

高温气冷堆螺旋管直流蒸汽发生器时域模型

螺旋管直流蒸汽发生器(SG)是高温气冷堆核电站的关键部件。为研究SG内氦气、水/蒸汽流动和换热的动态过程,该文建立了SG时域模型并编制了计算程序。其中,水/蒸汽两相流采用一维漂移流模型描述;氦气采用一维、可压缩流动模型描述;两侧流体与管壁的换热系数和流动阻力系数采用经验关系式计算。求解方法采用适用于动态、低速、可压缩流动的压力修正算法,以克服低Mach数造成的数值不稳定。采用此模型计算了THTR-300SG温度分布,计算结果与实验结果相比平均温度误差小于10℃。动态计算结果表明,此模型可以捕捉到规律的两相流脉动。利用此模型可以进行SG热工设计、不稳定性分析以及电站系统的工艺设计。     

抛物面碟式太阳能接收器与高温反应器的联合传热特性分析

太阳能接收器和反应器的几何结构直接影响其传热特性及化学反应过程,利用光学特性产生高强度辐射通量是营造高温的常用方法。构造了一种基于抛物面碟式太阳能接收器的高温反应器,分为预热区和多孔反应区,通过COMSOL Metaphysics软件建立其三维数值模型,计算焦平面热通量分布规律,在典型运行条件下(DNI=800 W/m~2,u_(in)=0.1 m/s),分析反应器的速度和温度分布规律,以及DNI和反应流体入口速度对反应器传热特性的影响。