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第十六届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2019年学术年会

作者：马耸孙中宁谷海峰周艳民哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室

冷凝器作为蒸汽动力装置中重要的组成部分,其两相流动和传热严重影响着设备的经济性和安全性。本文针对大型冷凝器开展数值仿真计算,采用多孔介质模型,建立了管束区含不凝性气体的蒸汽冷凝换热模型。采用分布阻力的方法添加动量源项,体... 详细信息

冷凝器作为蒸汽动力装置中重要的组成部分,其两相流动和传热严重影响着设备的经济性和安全性。本文针对大型冷凝器开展数值仿真计算,采用多孔介质模型,建立了管束区含不凝性气体的蒸汽冷凝换热模型。采用分布阻力的方法添加动量源项,体现管束对气流的阻碍作用,采用串联热阻计算冷凝量作为分布质量汇的方法添加质量源项,体现蒸汽的冷凝相变。该数值模型遵循连续性方程、动量守恒方程、不凝性气体扩散方程,利用实际冷凝器的相关参数编译用户自定义程序UDF加载到商业软件Fluent中进行仿真模拟,以此建立了冷凝器的数值计算模型。利用该模型得到了冷凝器壳侧速度、压力、温度以及凝液量等重要参数的分布情况。

关键词：冷凝器多孔介质不凝性气体数值模拟

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利用K?hler理论分析碘化铯和氢氧化铯的吸湿增长特性

利用K?hler理论分析碘化铯和氢氧化铯的吸湿增长特性

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第十六届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2019年学术年会

作者：李应治马钎朝刁寒孙中宁谷海峰周艳民哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室

核电站严重事故条件下释放的放射性气溶胶包含大量的可溶性组分,而可溶气溶胶的吸湿增长会改变气溶胶尺寸,进而影响其动力学行为。本文利用K?hler理论对典型的核属可溶性气溶胶碘化铯和氢氧化铯的吸湿增长特性进行计算分析,并对模型参... 详细信息

核电站严重事故条件下释放的放射性气溶胶包含大量的可溶性组分,而可溶气溶胶的吸湿增长会改变气溶胶尺寸,进而影响其动力学行为。本文利用K?hler理论对典型的核属可溶性气溶胶碘化铯和氢氧化铯的吸湿增长特性进行计算分析,并对模型参数和影响因素进行敏感性分析,同时与现有的实验结果进行对比。结果表明:表面张力对气溶胶吸湿增长因子的影响可以忽略,计算过程中可以用纯水的表面张力代替液滴的表面张力来计算。选择准确的液滴密度计算公式对计算精度十分重要。采用范托夫系数计算活度的理论模型得到的吸湿增长因子与氢氧化铯实验值较为接近,而通过渗透系数计算活度的理论模型得到的吸湿增长因子与碘化铯实验值更吻合。颗粒尺寸越大,开尔文效应越弱,吸湿增长因子越大,但增大趋势减弱。温度越高,液滴活度越小,吸湿增长因子越大。

关键词：碘化铯氢氧化铯吸湿增长敏感性分析严重事故

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平面激光诱导荧光法硼浓度分布特性研究

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哈尔滨工程大学学报 2018年第5期39卷 876-880页

作者：张琦谭思超刘宇生许超赵婷杰哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 环境保护部核与辐射安全中心北京100086

针对高浓度硼酸溶液进入反应堆压力容器后的对堆芯安全性的影响,本文应用平面激光诱导荧光技术对压力容器环形下降段内流体混合过程进行了实验研究和理论分析。通过平面激光诱导荧光技术对流体混合过程及浓度场分布进行定量的可视化测量... 详细信息

针对高浓度硼酸溶液进入反应堆压力容器后的对堆芯安全性的影响,本文应用平面激光诱导荧光技术对压力容器环形下降段内流体混合过程进行了实验研究和理论分析。通过平面激光诱导荧光技术对流体混合过程及浓度场分布进行定量的可视化测量,采用标定法测量了不同流速下观测区域内浓度场分布状况。实验结果表明:当安注速度较大时,同一截面上浓度分布趋于均匀;质量力会引起硼溶液在竖直方向的扩散,造成安注口下方流道截面的混合程度相比于其他位置更好。

关键词：平面激光诱导荧光技术浓度分布比例法堆芯应急冷却反应堆压力容器环形下降段质量力

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棒束通道定位格架沸腾临界特性数值研究

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核动力工程 2018年第6期39卷 5-10页

作者：董晓朦张志俭刘东田兆斐陈广亮哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 中国核动力研究设计院设计所成都610041

为研究核反应堆中定位格架及搅混翼对沸腾临界现象产生的影响,本文采用计算流体动力学(CFD)分析方法,探讨了棒束通道中定位格架的数目、位置和搅混翼的角度对于沸腾临界现象的影响。结果表明:定位格架会对主流流动产生阻力,同时定位格... 详细信息

为研究核反应堆中定位格架及搅混翼对沸腾临界现象产生的影响,本文采用计算流体动力学(CFD)分析方法,探讨了棒束通道中定位格架的数目、位置和搅混翼的角度对于沸腾临界现象的影响。结果表明:定位格架会对主流流动产生阻力,同时定位格架数目越多,沸腾临界发生的温度也越高,但将定位格架布置在沸腾临界发生位置时,则可有效改善壁面传热环境并降低沸腾临界发生时的峰值温度。搅混翼的存在则会有效降低加热面附近空泡份额,改善传热环境,但搅混翼角度过大时会导致沸腾临界提前发生。

关键词：棒束通道定位格架及搅混翼临界热流密度 CFD模拟

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基于遗传算法的闭式非能动安全壳热量导出系统排热能力优化

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原子能科学技术 2018年第1期52卷 76-81页

作者：白晋华赵博哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 中国核电工程有限公司北京100840

以闭式非能动安全壳热量导出系统(PCCS)概念方案为研究对象,基于一维两相均相流模型建立了评价该系统排热能力的物理模型,并开发了相应的计算程序;开发了基于遗传算法的优化设计程序;利用所开发的优化设计程序,对闭式PCCS概念方案的排... 详细信息

以闭式非能动安全壳热量导出系统(PCCS)概念方案为研究对象,基于一维两相均相流模型建立了评价该系统排热能力的物理模型,并开发了相应的计算程序;开发了基于遗传算法的优化设计程序;利用所开发的优化设计程序,对闭式PCCS概念方案的排热能力进行优化,给出了系统几何参数和运行参数的优化方向。结果表明:在所研究参数范围内,适当增加内部和外部换热器传热管径可增加系统排热能力;最佳外/内部换热器传热管数比为1.58。

关键词：非能动安全壳热量导出系统优化遗传算法

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汽水分离再热器多目标优化研究

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核科学与工程 2019年第2期39卷 210-215页

作者：李贵敬肖宇鹏燕山大学车辆与能源工程学院河北秦皇岛066004 哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 河北建材职业技术学院信息工程系河北秦皇岛066004

汽水分离再热器在核电系统中属于大型设备,其重量、体积较大。同时,汽水分离再热器对核电系统整体热经济性具有较大影响,因此汽水分离再热器也是核电系统中的重要设备。众所周知,为了降低核电的初投资成本,提高核电系统在电力市场中的... 详细信息

汽水分离再热器在核电系统中属于大型设备,其重量、体积较大。同时,汽水分离再热器对核电系统整体热经济性具有较大影响,因此汽水分离再热器也是核电系统中的重要设备。众所周知,为了降低核电的初投资成本,提高核电系统在电力市场中的竞争力,有必要对核电系统中的大型设备进行优化设计研究。寻找可使汽水分离再热器重量、体积得以降低的设计方案。本文根据汽水分离再热器的物理过程,建立了可靠的数学模型,并利用C#语言编写了相应的评价程序。结合优化程序模块,实现了对汽水分离再热器运行及结构参数的多目标优化实例研究,其优化目标是在保证功能性的前提下,降低汽水分离再热器的重量、减小其体积。优化结果给出了汽水分离再热器多目标最优决策方案,方案显示,在满足所给定的结构及性能约束的条件下,经优化,汽水分离再热器的净重量减轻约3.4%,体积减小约4.9%,优化效果显著。通过对汽水分离再热器进行参数分析,一方面定性验证了设备模型的正确性和可用性,另一方面对于最优决策方案的合理性在一定程度上也给出了依据。结果可为核动力装置小型化优化研究提供理论参考和优化方向。

关键词：汽水分离再热器多目标优化设计重量体积

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核电厂内部水淹概率风险分析

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原子能科学技术 2018年第1期52卷 90-93页

作者：孙凤闫林王贺哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 中国核电工程有限公司北京100840

福岛核事故后,外部灾害事件对核电厂安全的影响逐渐受到重视,而核电厂内部水淹是常见的一种重要灾害,可能导致核电厂发生严重事故,通常无法通过外部事件筛选分析筛除,需对此进行定量评估。本文在对核电厂水淹概率风险分析方法进行了大... 详细信息

福岛核事故后,外部灾害事件对核电厂安全的影响逐渐受到重视,而核电厂内部水淹是常见的一种重要灾害,可能导致核电厂发生严重事故,通常无法通过外部事件筛选分析筛除,需对此进行定量评估。本文在对核电厂水淹概率风险分析方法进行了大量研究的基础上,探讨了发生水淹对核电厂设计和运行的影响,提出了内部水淹风险的贡献项。结果表明:电气厂房和设备冷却水系统分别是对内部水淹导致的堆芯损坏频率贡献最大的厂房和水淹源,需在相关区域适当增加水淹防护措施并加强水淹探测及报警能力。

关键词：内部水淹水淹情景概率风险分析灾害

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压水堆相邻燃料棒间的高阶共振干涉现象研究

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核动力工程 2018年第S2期39卷 67-71页

作者：张乾赵强梁亮吴宏春曹良志哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 西安交通大学核科学与技术学院西安710049

针对压水堆中不同燃料类型相邻的燃料组件中的出现的高阶共振干涉现象进行了研究。通过超细群求解慢化方程和嵌入式共振计算方法,对该类问题进行了计算。通过对精细能谱形状和多群共振截面计算误差的分析,结果表明,高阶共振干涉现象随... 详细信息

针对压水堆中不同燃料类型相邻的燃料组件中的出现的高阶共振干涉现象进行了研究。通过超细群求解慢化方程和嵌入式共振计算方法,对该类问题进行了计算。通过对精细能谱形状和多群共振截面计算误差的分析,结果表明,高阶共振干涉现象随着慢化剂密度降低而增强,对共振计算的精度有一定的影响。在二氧化铀(UO2)与钚铀氧化物混合燃料(MOX)的混合组件中,截面的最大相对误差达10%。通过对嵌入式共振计算方法进行改进,可以有效地处理该共振干涉现象,提高具有复杂设计的燃料组件的共振计算精度。结果表明,在多种工况下的多燃料混合组件中,共振截面的相对误差降低至3%以下。

关键词：共振干涉嵌入式共振计算方法压水堆燃料组件

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AP1000核电站严重事故下熔融物与混凝土相互作用的研究

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核安全 2019年第6期18卷 37-43页

作者：王钦毕金生丁铭哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室哈尔滨150001 生态环境部核与辐射安全中心北京100082

核电站发生堆芯熔化并熔穿压力容器的严重事故时,熔融物落入堆腔中会与混凝土相互作用(Molten Core-Concrete Interactions,MCCI),可能会威胁安全壳的完整性。本文基于MELCOR搭建AP1000核电站的计算模型,设置大破口事故叠加换料水箱重... 详细信息

核电站发生堆芯熔化并熔穿压力容器的严重事故时,熔融物落入堆腔中会与混凝土相互作用(Molten Core-Concrete Interactions,MCCI),可能会威胁安全壳的完整性。本文基于MELCOR搭建AP1000核电站的计算模型,设置大破口事故叠加换料水箱重力注射失效情况,研究压力容器被熔穿后的事故现象及熔融物堆外冷却过程,分析了MC⁃CI现象对安全壳完整性的威胁,即超压风险,燃爆风险和直接熔穿风险。研究结果表明,熔融物落入堆腔后,安全壳内会经历初期快速降压,随后达到水蒸发和冷凝的动态平衡,壳内压力稳定维持在0.2 MPa。MCCI过程中会产生可燃气体,积累至爆炸极限并触发点火装置工作。混凝土底板相比于侧壁更易被消融,在事故时间105 s内被熔穿约1 m。安全壳内部空间在达到热工水力平衡后,熔融物衰变热不断被导出安全壳外,事故最终得到缓解。

关键词：熔融物与混凝土相互作用熔融物堆外冷却 MELCOR

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PWR栅元流固共轭传热CFD计算方案研究

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哈尔滨工程大学学报 2018年第4期39卷 716-720页

作者：陈广亮徐俊英张志俭田兆斐李磊哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室黑龙江哈尔滨150001 中广核研究院有限公司深圳广东518000

为准确预测压水堆堆芯的热工水力状态,提高反应堆运行的经济性与安全性,针对典型堆芯内数万燃料栅元中的燃料释热过程与冷却剂流动传热过程的强相互作用关系,以及工程化仿真预测的效率需求开展研究。依据几何、质能守恒、传热问题的等... 详细信息

为准确预测压水堆堆芯的热工水力状态,提高反应堆运行的经济性与安全性,针对典型堆芯内数万燃料栅元中的燃料释热过程与冷却剂流动传热过程的强相互作用关系,以及工程化仿真预测的效率需求开展研究。依据几何、质能守恒、传热问题的等效原理,针对燃料栅元中的流固区域,设计气隙等效的流固共轭传热计算方案,开发芯块、气隙、包壳、等效域的变物性计算程序,实现了稳态与瞬态流固共轭传热的精细化计算。通过对比不同方案表明:纯流体域计算会导致栅元的周向传热计算失真;气隙等效的流固共轭传热计算与无简化流固共轭传热计算相比,精度的最大误差为0.1%,存储资源的最小优化量为24.7%,效率的最小优化量为14.3%。

关键词：压水堆流固共轭传热气隙计算流体动力学反应堆运行栅元

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