检索结果-内蒙古大学图书馆

原子能科学技术 2002年第6期36卷 486-489页

作者：崔保群李立强包轶文蒋渭生王荣文中国原子能科学研究院核物理研究所北京102413

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过... 详细信息

研制了一台用于加速器驱动次临界系统 (ADS)的强流电子回旋共振离子源。在 30keV能量下 ,引出的氢离子最大束流达到 1 0 0mA ,质子比好于 85 % ,引出束流密度最高可达 34 0mA/cm2 。初步测定的发射度约为 0 1 1πmm·mrad。已通过了 1 0 0h的连续运行考验。

关键词：质子直线加速器电子回旋共振离子源加速器驱动次临界系统质子比发射率

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ADS次临界反应堆核功率和中子通量监测技术研究

ADS次临界反应堆核功率和中子通量监测技术研究

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作者：何一川中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)

学位级别：硕士

加速器驱动的次临界系统(ADS)中,加速器束流轰击散裂靶产生一个很强的外部散裂中子源,该散裂中子源驱动次临界反应堆里的核裂变链式反应。也就是说,ADS次临界反应堆的中子空间分布主要由高能散裂中子决定。然而,常见的商用临界反应堆中... 详细信息

加速器驱动的次临界系统(ADS)中,加速器束流轰击散裂靶产生一个很强的外部散裂中子源,该散裂中子源驱动次临界反应堆里的核裂变链式反应。也就是说,ADS次临界反应堆的中子空间分布主要由高能散裂中子决定。然而,常见的商用临界反应堆中的中子空间分布是由边界条件决定,因此,ADS次临界堆的中子学特征是不同于商用临界反应堆的中子学特征的,ADS次临界堆的核功率和中子监测方法也将不同于商用临界反应堆的监测方法。本论文探索ADS次临界堆堆芯和堆外中子的监测方法。ADS次临界反应堆功率的控制是通过调节高能质子加速器的束流强度来实现的。ADS堆外中子通量的监测为加速器束流强度的调节和次临界堆功率的控制提供重要的依据。而且,堆外中子通量的监测为反应堆控制和保护系统在启动、运行和停堆等过程中提供必不可少的信息,因此,堆外中子通量监测系统在ADS控制和保护系统中起着至关重要的作用。本文提出的监测方法是利用三套裂变电离室和三套非补偿电离室来监测堆外中子通量。由于裂变电离室可以工作在脉冲、电流和均方电压三个操作模式,裂变电离室能监测很宽范围的中子通量,其范围包括源量程、中间量程和功率量程。本文提出的监测方法增加了独立监测信道的冗余度,提高了保护系统的可靠性,并能获得更多的轴向和径向功率分布的信息。在商用压水反应堆中,堆芯中子通量的测量通常是由几个可移动式的裂变室从反应堆压力容器顶部插入堆芯进行测量。考虑到ADS反应堆顶部已经被加速器束流注入系统和散裂靶冷却系统占用,因此,ADS次临界反应堆堆芯中子通量测量采用固定式的自给能中子探测器。由于散裂中子的通量在垂直方向之间的差异达到三个数量级,本文提出通过监测ADS次临界堆三维堆芯中子通量来进行三维堆芯功率分布的在线再构,其中,堆芯功率的径向分布通过径向布置的多个测量通道来完成,堆芯功率的轴向分布通过测量上、中、下三个垂直位置的中子通量来得到。裂变电离室、非补偿电离室以及自给能中子探测器已经非常成功地应用于商用热中子压水堆,但是中子引起的反应截面随中子能量的变化而变化,这些用于热中子监测的中子探测器不能直接用于ADS次临界堆的快中子监测。为了更准确地监测ADS堆芯和堆外的中子通量,本文提出了一个校准中子探测器的好方法。提出的校准方法主要分为两个步骤:第一步用一个标准的中子源校准中子源的中子通量与中子探测器输出信号之间的关系;第二步通过比较ADS中子能谱和中子源能谱的差异,来计算出一个修正因子。基于Geant4的仿真结果表明,裂变电离室、非补偿电离室和自给能中子探测器的修正因子分别为5、42和26。综上所述,本文的三大主要工作为ADS次临界堆三维堆芯功率分布的在线再构方法、可靠的堆外功率监测方法,以及非常有效的中子探测器校准方法。

关键词：加速器驱动次临界系统核功率测量裂变电离室自给能中子探测器非补偿电离室

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基于束流损失控制的LEBT设计

基于束流损失控制的LEBT设计

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作者：陈伟龙中国科学院研究生院(近代物理研究所)

学位级别：硕士

中国科学院近代物理研究所承担科学院的先导专项“加速器驱动次临界嬗变系统(ADS)”中超导直线加速器注入器II的设计及建造调试工作。该项目主要进行10mA,25MeV的连续波(CW)模式运行的高功率加速器关键技术验证。ADS要求加速器常年稳定... 详细信息

中国科学院近代物理研究所承担科学院的先导专项“加速器驱动次临界嬗变系统(ADS)”中超导直线加速器注入器II的设计及建造调试工作。该项目主要进行10mA,25MeV的连续波(CW)模式运行的高功率加速器关键技术验证。ADS要求加速器常年稳定运行,超导段要求束流损失不超过1W/m,束流损失必须进行严格控制。对于高功率连续波加速器,低能传输线对束流横向品质好坏的控制至关重要。目前,C-ADS注入器II的LEBT采用双螺线管匹配结构。该结构简单紧凑,能够满足ECR与RFQ之间主加速粒子(质子)的匹配要求,但并没有对束流品质,杂质离子进行优化调制。改进的LEBT束流动力学设计主要从两点出发,一是对杂质离子的去除及束流匹配,二是通过相空间刮束实现束流品质的提高。通过低能段束流的整形,达到高能段减少束流损失的目的。针对杂质离子提出增加分析铁来实现主离子的筛选,但是导致的发射度的非对称,不能满足RFQ入口对束流旋转对称的需求。作者利用边缘角模型数值计算进行了结构匹配研究,消除二极铁带来的非对称效应。。提出双离子源热备份的LEBT概念设计,设计三组四极铁用于束流匹配。最终利用动力学模拟验证两种设计均实现了杂质离子全部刮除及束流的旋转对称匹配。针对低能段出口相空间产生“尾巴”进行研究,发现该问题产生主要来自螺线管产生的像差,并首次提出了特殊的“点光源刮束”的模型,该模型能够有效的刮除LEBT出口处相空间产生丝化的“尾巴”,有效的减小发射度。该方法在刮除相空间“尾巴”的同时对LEBT出口的束流参数影响不大,模拟发现通过“点光源模型”对束流流强的控制可以保证RFQ出口处束流参数不变。该发现对CW模式运行的加速器束流调试具有非常重要的意义。为了深刻的理解加速器及束流,参与了ADS加速器束流调试工作,在MEBT段提出了基于束流的在线BPM(束流位置探测器)offset标定的新方法——“示零法”。该方法首次原创性的利用本地四极铁及二极铁来实现本地BPM offset的标定,该方法提高了局部BPM的offset的标定精度。为束流轨道矫正提供更加精确的束流位置信息。论文的亮点主要是:1)、针对杂质离子提出了分析铁筛选主离子的方案,并根据RFQ入口对束流参数的要求,进行了匹配结构的设计;2)、研究了低能段点光源刮束,该方案不但能够刮除由于螺线管色差产生的相空间“尾巴”,同时该方案能够实现束流流强的连续变化,并保证RFQ出口参数不变,为CW模式下运行的加速器从低流强到高流强的束流调试提供了参考方案。3)、在束流传输线中,针对特殊结构(内置BPM的带矫正线圈的组合四级磁铁)的BPM offset标定提出“示零法”,为传输线中局部BPM的offset标定提供了快捷方便,精度更高的标定方法。

关键词：加速器驱动次临界系统低能传输线匹配束流调试相空间刮束 BPM offset标定示零法

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FLUKA和OpenMC在ADS靶堆耦合计算中的应用

FLUKA和OpenMC在ADS靶堆耦合计算中的应用

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作者：洪爽中国科学技术大学

学位级别：硕士

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Subcritical System,简称 ADS)是目前国际上公认的最优核废料处置方案,关于加速器驱动次临界系统的研究一直是近几年核能领域研究的热点。目前用于加速器驱动次临界系统的计算软件主要是由洛... 详细信息

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Subcritical System,简称 ADS)是目前国际上公认的最优核废料处置方案,关于加速器驱动次临界系统的研究一直是近几年核能领域研究的热点。目前用于加速器驱动次临界系统的计算软件主要是由洛斯阿拉莫斯实验室开发的MCNPX程序。不过要使用MCNPX必须先得到官方的授权,这对国内的研究人员来说相对比较困难。针对这一问题,本文使用开源的蒙特卡罗程序FLUKA和OpenMC来实现ADS靶堆耦合计算,通过与MCNPX的对比计算,对这种方法的精度进行评估。散裂靶和次临界堆芯的耦合计算可以分为两步:散裂中子在靶区的产生以及中子在次临界堆芯内的输运。根据这一思路,首先利用FLUKA对高能质子轰击靶材料发生的反应进行模拟,使用FLUSCW用户自定义程序记录从靶区向堆芯泄露的中子的能量、位置、角度、权重等信息;然后编写源文件转换程序,将这些信息处理成为OpenMC可以读取的HDF5格式的外中子源文件;最后,利用OpenMC的固定源计算功能,对这些散裂中子在堆芯内的输运过程进行模拟,从而得到堆芯内的中子通量分布情况。在耦合计算过程中,针对OpenMC在固定源计算中存在的一些问题,对其源程序进行了修改,使其能够满足计算的需求。为了论证这种计算方法的可行性及准确性,本文将FLUKA-OpenMC耦合计算与MCNPX直接计算得到的堆芯中子通量进行了对比。计算分别采用OECD-ADS基准题模型以及基于中国加速器驱动嬗变研究装置CIADS建立的靶堆耦合模型。结果表明,两种方法给出的中子能谱形状一致。由于数据库能量上限的限制,在OpenMC的计算过程中忽略了 20MeV以上的高能散裂中子,这导致通量计算结果比MCNPX偏小约10%～15%。本文将国际原子能机构公布的ADS-HE高能数据库用于一个简化的ADS模型的计算之中,以计入高能中子对计算结果的影响。计算表明两种方法得到的通量计算结果一致,数值相差在3%以内。这证明利用FLUKA-OpenMC耦合用于ADS系统的靶堆耦合计算是可行的,并且计算结果与MCNPX有着相似的精度。

关键词：加速器驱动次临界系统蒙特卡罗程序 MCNPX FLUKA OpenMC

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ADS注入器I超导磁体降温过程研究

ADS注入器I超导磁体降温过程研究

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作者：韩东哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

加速器驱动次临界系统（ADS，Accelerator Driven Sub-critical System）在处理核废料和提高核燃料利用率等方面具有非常广阔的应用前景。本文以ADS注入器I超导磁体的研制为背景，以超导磁体的低温垂直测试为研究主线，对电流引线优化... 详细信息

加速器驱动次临界系统（ADS，Accelerator Driven Sub-critical System）在处理核废料和提高核燃料利用率等方面具有非常广阔的应用前景。本文以ADS注入器I超导磁体的研制为背景，以超导磁体的低温垂直测试为研究主线，对电流引线优化、超导磁体降温过程和失超过程进行了研究。\n 对ADS超导磁体低温垂直测试系统而言，直接连接超导磁体与室温端的电流引线的漏热在整个系统漏热中占有非常大的比重，因此优化电流引线对减少整个系统的漏热具有重要意义。采用理论优化方法给出电流引线的最优几何参数和沿长度方向的温度分布，与数值模拟结果吻合良好；模拟分析了材料物性（RRR）对电流引线过载热稳定性的影响；对电流加载和运行电流波动两种非稳态工况的模拟结果表明在电流引线冷端设计大质量铜质冷沉可以显著减小非稳态工况条件下冷端温度波动幅度。\n ADS超导磁体从室温冷却到4.2K的低温状态预计需要接近一天时间的连续冷却才可能实现，为了确定一种安全、高效、经济的冷却降温方案，在超导磁体降温测试之前对降温过程进行了数值模拟。模拟结果表明磁体冷却到7K以后继续使用冷氦气使其降温非常困难，在磁体降温的最后阶段采用液氦直接冷却的效果更好。分析了液氦消耗量与注液起始温度、注液速度的关系，模拟并分析了积累液氦阶段测试杜瓦内磁体的复温情况；从安全性、经济性、时效性出发，提出了使用制冷机循环冷氦气将磁体预冷至60K后开始积累液氦，最后利用液氦直接冷却磁体的降温流程。给出了超导磁体降温测试曲线，磁体降温实际耗时约20小时，其中氦气冷却阶段耗时16.5小时，积累液氦耗时3小时；对比了模拟降温曲线和实测降温曲线磁体降温趋势的异同并分析了其原因。\n ADS超导磁体励磁过程中交流损耗和低温系统漏热的共同作用可能引发磁体失超，导致测试杜瓦中的液氦在短时间内大量气化，造成出口氦气流量突然增大。氦气压缩机进口流量超过其最大吸气能力40g/s后将自动停机，导致系统中的氦气通过安全阀泄流，造成安全隐患和经济损失。在超导磁体励磁测试之前对失超过程进行了数值模拟，给出了杜瓦积液量与失超后出口流量峰值的关系，研究结果表明磁体单次失超对系统安全运行没有影响，原因是冷却通道内液氦体积有限并且失超能量向磁体表面传导较慢。失超后磁体温度变化趋势说明失超能量全部释放完毕大约需要10分钟，表明磁体老练时在加载电流前要给予磁体充分的冷却时间。ADS超导磁体在励磁测试过程中运行稳定，磁体的主动失超未造成测试杜瓦出口氦气流量明显升高，制冷系统运行平稳。

关键词：加速器驱动次临界系统注入器超导磁体磁体降温

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CiADS束流偏移极端工况的研究

CiADS束流偏移极端工况的研究

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作者：宋健中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)

学位级别：硕士

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Subcritical System,ADS)是由加速器、散裂靶和次临界反应堆三个主要部分组成的、可以进行核废料嬗变的核能系统。在ADS加速器与散裂靶、反应堆耦合的入靶段,由于入靶段偏转二极磁铁电源电流... 详细信息

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Subcritical System,ADS)是由加速器、散裂靶和次临界反应堆三个主要部分组成的、可以进行核废料嬗变的核能系统。在ADS加速器与散裂靶、反应堆耦合的入靶段,由于入靶段偏转二极磁铁电源电流波动、束流能量波动、操作失误等因素,入靶段束流会发生偏移,偏移束流将照射到反应堆顶盖上。考虑极端情况,即加速器束流损失探测器或保护系统失效,偏移束流持续照射反应堆顶盖,可能导致堆顶盖不可逆损坏,需要更换堆顶盖;甚至可能导致堆顶盖融穿,引发反应堆放射性泄漏事故。因此对ADS束流偏移极端工况的分析和保护非常重要。本文基于粒子输运蒙卡程序FLUKA和有限元分析程序ANSYS,首次建立了CiADS束流偏移且加速器保护系统失效的极端工况模型,并研究了该极端工况的物理过程、潜在后果及其保护方案。本文研究了一种ADS系统在束流偏移且加速器保护系统失效的极端工况下实现被动停束的保护方法。入靶段束流偏移造成束管融穿,在束管上产生小孔,空气从小孔进入真空束管。当空气到达加速器超导段使得末端的数个超导加速腔真空度变差,超导加速腔无法在该真空条件下继续工作,导致束流无法被加速到给定能量,束流能量降低。由于束流能量偏低,束流无法通过入靶段的偏转二极磁铁,停止照射反应堆顶盖,最终实现束流偏移极端工况下的被动停束。基于CiADS的设计参数,研究计算了该被动停束的过程。模拟研究及分析结果表明,目前设计参数下,即使加速器保护系统失效,通过该机制可以实现束流偏移极端工况下的被动停束,反应堆顶盖不存在融穿的风险。但以束管为中心、反应堆顶盖半径15cm内的碳化硼屏蔽层存在不可逆损坏的风险。实现碳化硼屏蔽层完全保护的一个最简单的方法是将堆顶盖上方2 m的束管加厚4 cm。本文还计算了该极端工况的当量剂量率,计算表明,极端工况停束后1天以上剂量率降到10～2Sv/h量级。最后研究了提高堆顶盖保护效果的三种方法:保护层法、刮束器法和探测器法,并讨论各种方法的优劣。其中保护层法虽然结构简单但体积和质量大;刮束器法虽然体积和质量小但会增加束损、同时所需数量多(至少需要8个)。造成保护层法重量大、刮束器数量多的主要原因是,CiADS防护墙到堆顶盖的距离大。如果防护墙到堆顶盖的距离小,被动式保护仍可以考虑。探测器法通过气体或剂量探测器实现,可以测量穿透束管的质子或堆顶防护室内的剂量。这样可以增加具有不同探测原理、独立于其他探测器之外的探测系统,提高极端工况保护的多样性,同时探测器法具有质量、数量小等优点。由于极端工况不会发生堆顶融穿的严重事故,综合结构简单、可复用的需求来看,探测器法优于保护层法或刮束器法。

关键词：加速器驱动次临界系统加速器束流偏移反应堆安全分析加速器驱动次临界系统安全性屏蔽保护

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CADS注入器Ⅱ超导螺线管的研制

CADS注入器Ⅱ超导螺线管的研制

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作者：杨晓亮中国科学院研究生院

学位级别：硕士

ADS(AcceleratorDrivenSub-criticalSystem)即加速器驱动次临界系统，被公认为是解决放射性核废料深埋处理所带来危害问题最有潜力的工具。ADS系统需要强流质子超导直线加速器做为前段注入器，超导直线加速器中普遍采用高梯度的超导腔... 详细信息

ADS(AcceleratorDrivenSub-criticalSystem)即加速器驱动次临界系统，被公认为是解决放射性核废料深埋处理所带来危害问题最有潜力的工具。ADS系统需要强流质子超导直线加速器做为前段注入器，超导直线加速器中普遍采用高梯度的超导腔作为加速单元，依束流动力学要求，在两个加速单元中的有限空间内需要满足强聚焦，低边缘场，和二极场积分量三方面的要求。\n 本文介绍了中国科学院近代物理研究所强流质子直线加速器即注入器Ⅱ的超导螺线管样机研制情况，该样机由沿轴向的一组线圈和径向的校正线圈组成，轴向的有源屏蔽线圈可以屏蔽大部分边缘场，由于漏磁要求较高，进一步的磁场屏蔽是通过铌材的超导屏蔽和低温坡莫合金的无源屏蔽实现的，最终可以使得超导腔体区域的磁场低至地磁水平。经力学校核，该磁体采用单层筒状的紧密配合骨架结构。经过失超模拟计算，确定为二极管并联被动失超保护方案。\n 通过对螺线管在低温杜瓦中的垂直测试，磁场设计和失超模拟的结果同测试结果相吻合，验证了磁体设计的正确性。

关键词：加速器驱动次临界系统超导螺线管失超模拟结构设计超导磁体测试

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一体化铅铋散裂靶结构设计与分析

一体化铅铋散裂靶结构设计与分析

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作者：仇若翔中国科学技术大学

学位级别：硕士

一体化铅铋有窗散裂靶具有中子产额高、系统简单可靠、安全性好、可维护性强等特点,是目前加速器驱动次临界系统(ADS)的主要研究对象。靶窗面临强流质子辐照和高热通量,为了保证靶窗寿命和安全性,需要通过对靶窗流道截面进行优化设计,... 详细信息

一体化铅铋有窗散裂靶具有中子产额高、系统简单可靠、安全性好、可维护性强等特点,是目前加速器驱动次临界系统(ADS)的主要研究对象。靶窗面临强流质子辐照和高热通量,为了保证靶窗寿命和安全性,需要通过对靶窗流道截面进行优化设计,从而降低散裂靶的最高温度。本文设计了一种一体化铅铋有窗靶结构方案,利用CFD软件对ADS铅铋散裂靶冷却性能进行三维热工水力分析和优化。本文参考中国铅基研究实验堆(CLEAR-I)铅铋散裂靶作为数值模拟对象,建立最佳网格数据模型,从而选取最佳分析对象。为了深入了解冷却剂通道内各区域流场、靶窗厚度和质子束流强度对散裂靶冷却剂系统换热性能的影响规律,建立三通道流道模型、不同靶窗厚度和不同质子束流强,开展了数值模拟分析与对比。结果表明,靶流道中心区域的冷却剂流动速度增加对靶区流场的改善效果显著。同时,质子束流强提高时,采用2mm厚靶窗会有较好的换热效果。在设计中采用变截面扰流结构设计,即上部导流管直径保持不变,下部缩小管径,上下导流管之间采用锥形管结构连接。为了深入了解导流结构对靶窗换热效率的影响,对入口截面采用不同的尺寸进行设计,包括靶窗下部导流管内径D和高度h,并针对不同流道布置形式进行分析对比。结果表明,变截面扰流结构相对于直筒结构,能够提高靶窗附近冷却剂流速,降低靶窗温度。当采用变截面管径设计的导流管时,质子束管在运行工况下会承受各种常规载荷和偶遇载荷的共同作用,将产生复杂的应力场,针对这一现象,基于ANSYS Workbench平台,对质子束管在稳态条件下进行综合应力分析与应力强度评定。初步分析结果显示,质子束管在设定载荷作用下的最大应力强度为13.2Mpa,满足ASME规范要求。本文旨在通过开展有窗散裂靶的数值模拟和结构优化,得出散裂靶结构对换热的变化规律和散裂靶结构优化方案,为ADS应用提供理论基础。

关键词：加速器驱动次临界系统铅铋有窗靶热工水力学结构力学

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铅铋共晶合金热物性的实验研究

铅铋共晶合金热物性的实验研究

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作者：王亮厦门大学

学位级别：硕士

铅基反应堆具有其突出的经济性、固有安全性以及多场景的适用性,极具发展潜力,被认为是最可能成为首个实现工业示范化的第四代堆型。在铅基反应堆中,加速器驱动次临界系统（ADS）由于其良好的中子经济性和嬗变能力,可实现绝大部分燃料... 详细信息

铅基反应堆具有其突出的经济性、固有安全性以及多场景的适用性,极具发展潜力,被认为是最可能成为首个实现工业示范化的第四代堆型。在铅基反应堆中,加速器驱动次临界系统（ADS）由于其良好的中子经济性和嬗变能力,可实现绝大部分燃料的循环再利用,被认为是最有效提高核燃料利用率的方式,是核能可持续发展的关键技术之一。铅铋共晶合金（LBE）作为ADS系统散裂靶和冷却剂首要候选材料,其比热容和热导率等热物性对反应堆的热工水力设计有着重要指导作用。然而,已有的LBE 比热容和热导率数据有限,且精度不高（比热容的测量误差7%以上,热导率的测量误差10%以上）,需要得到更加充足且准确的数据为反应堆的安全设计与换热研究提供数据基础。本文采用实验测量的方法对LBE 比热容和热导率进行了研究。在比热容的研究中,采用差式扫描量热法完成LBE 比热容在30～600℃范围内的测量,得到在此温度区间内比热容随温度变化关系。通过对测量方法的可靠性分析,本文验证该方法的测量误差在约为0.66%,相比已有数据测量误差（7%）,在测量精度上有了较大的提高。此外对所得LBE 比热容数据进行不确定度分析,在95%的置信概率下,数据的最大合成不确定度为1.83%,最大拓展不确定度为3.66%。在热导率的研究中,采用激光闪光法对LBE热导率完成了测量,得到LBE热导率值在200～600℃温度范围内的变化情况,该方法的最大测量误差不超过6.5%,得到的热导率数据最大合成不确定度为2.75%,最大拓展不确定度为5.5%（k=2）。本文采用新方法对LBE开展了比热容和热导率的精确测量,得到的实验数据能够补充现有的LBE热物性数据库。本研究成果能够为研究反应堆循环工质传热行为提供基础,为反应堆的热工水力设计提供数据支持,对发展以液态铅铋共晶合金作为冷却剂的铅基快堆具有重要意义。

关键词：铅基快堆加速器驱动次临界系统铅铋共晶合金热物性

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铅铋介质环境控制棒落棒特性研究

铅铋介质环境控制棒落棒特性研究

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作者：霍启军华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

控制棒的落棒分析对反应堆的安全运行十分重要,分析其在正常运行以及地震等事故工况下,能否在规定时间内落入堆芯很有必要。因此,研究新一代加速器驱动次临界系统(ADS)堆的落棒特性,并对铅铋介质环境下的落棒进行了计算,计算结果对反应... 详细信息

控制棒的落棒分析对反应堆的安全运行十分重要,分析其在正常运行以及地震等事故工况下,能否在规定时间内落入堆芯很有必要。因此,研究新一代加速器驱动次临界系统(ADS)堆的落棒特性,并对铅铋介质环境下的落棒进行了计算,计算结果对反应堆安全性的保障具有参考意义。根据ADS堆驱动机构,建立相应的模型。然后进行受力分析,整个落棒过程受力有重力、机械摩擦力、浮力、粘性摩擦力和压差阻力的共同作用。选择相应的计算模型后,进行编程计算,对落棒历程进行计算,得出相关结果。在正常工况下,铅铋介质为静态时,从Os到1s的时间段内,棒速随时间的变化曲线是一条直线。在1s后,曲线的斜率不断减小。在1.43s时,此时控制棒的行程刚好达到900mm,即在1.5s内,控制棒能顺利落到堆芯底部,满足核电站对控制棒落棒的安全要求。当铅铋介质为动态时,落棒时间随着铅铋流速的增大而增大。在控制棒初始总重下,铅铋流速小于2.42m/s时,落棒能够满足堆芯的安全要求。地震工况下,在落棒的初始阶段,从Os到1.21s,棒速随时间的变化趋势是一条直线,时间段的范围稍大于正常工况。而且直线的斜率小于正常工况下的斜率。在1.21s以后,棒速随时间关系变为一条曲线且曲线的斜率不断减小。这时控制棒不能在规定的时间内落到底部,因此需要调节驱动机构上附加钨块的重量,以达到安全要求,经计算,钨块的重量至少要增加39kg。引入析因分析方法对落棒的影响因素进行了分析,选取的三个影响因素分别为控制棒重量、铅铋流速和机械摩擦力。结果表明在各因素单独作用对位移的影响中,铅铋介质流速的大小影响所占的百分比贡献率最大。对不同介质中的落棒特性进行了比较,在相同附加条件下,控制棒在三种介质中的运动趋势变化大致相同,但控制棒在水中的位移大于在钠中的位移;在钠中的位移大于在铅铋中的位移。主要原因是水、钠、铅铋的物性不同。落棒位移越小,说明所受阻力越大,则控制棒落到堆芯底部需要的时间越长。因此,对地震工况下的铅铋介质的反应堆进行控制时,驱动机构调节钨块需要附加更大的重量,才能保证控制棒在规定的时间内落入堆芯,满足其安全要求。

关键词：加速器驱动次临界系统落棒铅铋合金析因分析地震工况

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