HTR-10高温气冷堆一回路电气贯穿件——清华大学核能技术设计研究院

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国家核安全局关于批准清华大学核研院HTR―10热氦实验回路设计方案变更的通知

国家核安全局关于批准清华大学核研院HTR―10热氦实验回路设计方案变更的通知

国家核安全局关于批准清华大学核研院HTR―10热氦实验回路设计方案变更的通知
文章属性
•【制定机关】国家核安全局
•【公布日期】2014.05.23
•【文号】国核安发[2014]107号
•【施行日期】2014.05.23
•【效力等级】部门规范性文件
•【时效性】现行有效
•【主题分类】核能及核工业
正文
国家核安全局关于批准清华大学核研院HTR-10热氦实验回路
设计方案变更的通知
(国核安发[2014]107号)
清华大学核能与新能源技术研究院:
你院《关于递交清华大学核研院HTR-10热氦实验回路设计方案变更申请及说明书的函》(清核函〔2014〕18号)收悉。

根据《民用核设施安全监督管理条例》及其实施细则的有关要求,我局对你院提交的申请和相关技术文件进行了审评,认为你院HTR-10热氦实验回路设计方案变更在安全上可以接受,现予批准。

你院在热氦回路加装实施过程中应严格遵守我局批准的方案和在审评过程中的有关承诺,确保施工质量和反应堆安全。

国家核安全局
2014年5月23日。

磁轴承转子的力学设计

磁轴承转子的力学设计

磁轴承转子的力学设计李红伟徐旸赵雷于溯源(清华大学核能技术研究院,北京,100084)摘要:对过二阶弯曲临界转速的磁轴承转子进行了改进,并采用有限元方法和ANSYS 软件对其进行了模态分析,对各阶模态的最大圆周线速度与材料所允许的最大圆周线速度进行了比较,得出改进转子过二阶弯曲临界转速时不会制约于材料所允许的最大圆周线速度。

为转子过二阶弯曲临界转速提供了依据。

关键词:磁轴承、转子、有限元方法、模态分析一、引言清华大学核能设计研究院正在进行HTR-10的二期工程,需要将已经完成的蒸汽透平循环转变为氦气透平直接循环,以提高高温气冷堆提供高温热的潜力。

HTR-10的氦气透平循环系统中的转子采用了磁力轴承进行支承;该转子上装有发电机、透平、压气机等装置。

转子长约7m,重约1t,转速达15000r/min(250Hz)。

要达到这一转速,转子需通过两阶弯曲临界转速。

这种大重量,高转速的转子对控制系统、控制方法提出了很高的要求。

为了掌握磁轴承转子过临界的控制方法,为以后氦气透平直接循环系统中的转子的控制、调试打下基础,我们仿造实际转子,设计了一个小转子来进行实验,以找到转子过弹性弯曲临界转速的方法。

这套转子已经顺利通过一阶弯曲临界转速——303.5Hz,但它的二阶弯曲临界转速在689.4Hz。

由于受材料力学性能的影响,此转子过二阶弯曲临界转速是比较危险的事情。

为此,在这套转子实验的基础上,对转子进行了改进,以期实现转子通过二阶弯曲临界转速的目的。

本文主要是对改进后的转子进行了结构设计、模型简化和模态分析,为以后的系统辨识及控制提供依据。

二、转子的结构设计实际转子上装有一系列装置,转子的结构已基本固定,不能做大的调整。

所以我们仿造的弹性转子的结构与实际转子是一致的。

初始转子的结构如图一所示。

图一初始转子结构示意图图二 改进后的转子结构示意图在初始转子的试验基础上,我们对其结构进行了修改,以降低其固有频率,便于通过实验找到磁轴承转子过二阶弹性弯曲临界转速的控制方法。

HTR-10一回路放射性石墨粉尘实验系统设计及研究

HTR-10一回路放射性石墨粉尘实验系统设计及研究

o f Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ,T s i n g h u a U n i v e r s i t y, B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 , C h i n a )
Ab s t r a c t :I n t he h e l i u m pu r i f i c a t i o n s ys t e m o f 1 0 MW h i gh t e mp e r a t u r e g a s — c o o l e d r e a c — t o r( H TR一 1 0),a n e x p e r i me nt a l s y s t e m whi c h c ou l d b e us e d t o s a mp l e t h e r a d i oa c t i ve g r a phi t e du s t i n t he p r i ma r y l oo p wa s d e s i g ne d a nd bu i l t . Co mb i ne d wi t h i n t e r n a t i o n a l r e s e a r c h r e s u l t s,a s i mul a t i o n wa s do n e a c c or d i n g t o p a r a me t e r s of t h e he l i um p ur i f i c a —
验研究数据 。
关键 词 : 1 0 Mw 高 温 气 冷 堆 ; 放 射性 石 墨 粉尘 ; 氦净化系统 ; 沉积 ; 取 样 过 滤器 中 图分 类 号 : T L 3 7 5 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 — 6 9 3 1 ( 2 0 1 5 ) 0 4 - 0 7 4 4 — 0 6

浅谈高温气冷堆的固有安全性

浅谈高温气冷堆的固有安全性

浅谈高温气冷堆的固有安全性作者:齐炳雪杨一都来源:《山东工业技术》2018年第21期摘要:本文从“设计上实现余热非能动排出”、“反应性控制”、“不停堆换料”、“HTR-10固有安全性验证试验”、“HTR-PM设计试验验证”等方面论述了高温气冷堆示范工程的安全性。

最后指出开发和研究更为安全经济的高温气冷堆核电站是未来核电发展的趋势。

关键词:核安全规划;HTR-PM;固有安全性DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2018.21.0811 概述随着经济的发展,世界上各地区对于电力的需求正在逐年增大,尤其是在拥有中国和印度这两个发展中大国的亚洲。

然而化石燃料的资源是有限的,煤、石油、天然气的储量正在逐年减少,对于资源贫乏的国家,仅靠化石燃料已经不能满足电力的需求。

在这种前提下,各国都争相建立各自的火力、水力、核能发电站,在安全运行的前提下,核能是一种清洁、无空气污染的能源,而且是一项成熟的技术,可以大规模替代化石燃料[1]。

然而安全是核电的生命线,核电是一种相对安全的能源,却并不能保证它的绝对安全性。

继美国三哩岛核电站事故和苏联切尔诺贝利事故后,2011年3月11日,与我们隔海相望的日本发生的福岛核电站事故无疑给刚刚复苏的核电事业浇了一盆冷水,这次核事故不仅给日本以重创,而且由此造成的核泄漏更是引起了全世界对核电站安全性的重新思考。

2 HTR-PM的安全性2012年12月9日,我国第一座高温气冷堆核电站示范工程(以下简称HTR-PM)在山东荣成正式开工建设,这也是继日本福岛核事故后国家批准建设的第一座核电站。

那么,HTR-PM的安全性如何呢?2.1 设计上实现余热非能动排出HTR-PM是具有非能动安全特性的,即事故工况下无需能动系统,仅依靠热传导、热辐射、和自然对流等方式就能将余热有效导出,防止放射性物质的释放[2]。

为实现此项目标,HTR-PM在设计上综合考虑了以下几点:(1)堆芯功率密度低。

HTR_10燃料元件的制造和发展趋势

HTR_10燃料元件的制造和发展趋势
!研究与探讨・!""# 年・第 $ 期
!"#$%& 燃料元件的制造 和发展趋势
唐春和
!清 华 大 学 核 能 技 术 设 计 研 究 院 )
经过二十多年的研究和发展, 研制成功了具有我国自主知识产权的高温气冷堆燃料元件制造 技 术 , 为 !"#$ 高 温 气 冷 堆 生 产 了 首 炉 燃 料 元 件 。 生 产 的 燃 料 元 件 所 有 性 能 指 标 均 满 足 设 计 要 求, 平 均 制 造 破 损 率 为 %&’(!" )* , 达 到 了 世 界 先 进 水 平 。为 了 考 验 燃 料 元 件 在 堆 内 正 常 工 况 和 事 故 工况下的辐照性能, 分别从第一和第二批产品中各取出两个燃料球进行了辐照考验。辐照试验在 俄 罗 斯 +,,)-# 堆 进 行 , 最 高 燃 耗 和 累 积 快 中 子 通 量 分 别 达 到 了 !"’"""#$. / 0 123 和 !&4!(
""" 球 形 燃 料 元 件 的 制 造
球形燃料元件由包覆燃料颗粒和石墨 基体构成, 石 墨 基 体 的 组 分 是 ’) 5 天 然 磷 片 石墨、 *’ 5 人 造 石 墨 和 !$ 5 酚 醛 树 脂 , 主 要 组分天然磷片石墨选自山东省北墅石墨矿, 、 通 过 >? 、 >2@ 和 > ! 6/ ) 的 浸 取 进 行 提 纯 , 灰份、 A7 含 量 和 B 当 量 分 别 是 约 *$ C) 、 小 于
!" ()*+" 硼 当 量 !!" " 和 ,,+ 分 别 表 示 垂 直 和 平 行 于 晶 粒 * 轴 取 向

10MW 高温气冷堆蒸汽发生器双管工程模拟实验装置

10MW 高温气冷堆蒸汽发生器双管工程模拟实验装置

10MW 高温气冷堆蒸汽发生器双管工程模拟实验装置居怀明;刘志勇;韩兵;程序【期刊名称】《核动力工程》【年(卷),期】1998(19)1【摘要】介绍了10MW高温气冷堆(HTR10)蒸汽发生器双管工程模拟实验装置实验回路及主要实验设备的技术特征和主要技术指标。

该实验装置用两根螺旋蒸发管作为实验本体,用高温氦气作为热源,全部采用全尺寸模拟。

实验回路由氦气回路、一次水回路、二次水回路组成。

一次侧氦气的工作压力为3.0MPa,工作温度为670℃。

二次侧蒸汽压力为4.0MPa,工作温度为440℃。

该装置主要研究HTR10蒸汽发生器30%负荷运行工况下的稳定性,研究各种参数对稳定性的影响,给出不稳定阈值,同时还研究水侧两相流动阻力及氦侧平均放热系数。

由于该实验装置完全采用真实模拟,并考虑了一、二次侧流体在传热及两侧流动的耦合影响。

【总页数】6页(P15-20)【关键词】高温气冷堆;螺旋管;蒸汽发生器;模拟实验;双管【作者】居怀明;刘志勇;韩兵;程序【作者单位】清华大学核能技术设计研究院【正文语种】中文【中图分类】TL424.053;TL353.13【相关文献】1.10MW高温气冷堆蒸汽发生器实验参数测量采集系统 [J], 刘志勇;李军;何学东;李胜强2.10MW高温气冷堆蒸汽发生器传热小螺旋管流致振动分析 [J], BO Han-liang;薄涵亮;马昌文3.10MW高温气冷堆蒸汽发生器稳定性实验研究 [J], 居怀明;刘志勇;黄志勇;李军;何学东4.10MW高温气冷实验堆蒸汽发生器传热管流体诱发振动分析 [J], 王仲民;厉日竹5.10MW高温气冷堆蒸汽发生器传热管束应力分析 [J], 董建令;张晓航;殷德健;傅激扬因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

HTR-10球形燃料元件模型分析

HTR-10球形燃料元件模型分析

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应力分布分析 由于燃料元件燃料区中包覆燃料颗粒所占 的体积很小(不到 5写) , 因此, 在分析燃料元件 球的应力时, 可忽略包覆燃料颗粒所占的体积, 将燃料元件视为等径的实心石墨基体球。假定 石墨材料各向同性。在对称的球坐标下, 根据 线性粘弹性理论, 采用应力一 应变公式, 有如下 方程图: 1. 2
摘要: 中国的高温气冷堆( HTR 10 属球床型高温气冷堆, - ) 采用球形燃料元件。在运行工况下, 由于温度
和辐照引起的应力变化会使燃料元件发生失效, 对其进行分析可更多了解燃料元件内的情况。本文主 要介绍了球形燃料元件的基本结构, 以及燃料元件的温度分布、 应力分析、 破损率计算模型, 并计算了在 一定堆工条件下的温度和应力分布。 关键词:燃料元件; 应力失效; 模型
收稿 日期: 2007一 15, 11一 修回日期 : 200 7一 03 12一
作者简介:杨 林(1981一) , 宁夏银川人, 男, 博士研究生, 核科学与技术专业
增刊
杨 林等: HTR 1 球形燃料元件模型分析 0一 又r 丝Fra bibliotek、 刁r
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变化趋势、 以及对破损率的影响。
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HTR-10燃耗自动测量系统

HTR-10燃耗自动测量系统
燃 料排 出 ,而 小 于该值 的燃 料 球 被送 回堆 芯 内循 环 。因此 ,每个燃料球平 均需经 5 循环 才被排出 个
结合上述要求 , 同时考虑到 H R 1 中燃料元 T -0 件具有较长的冷却时间( 4 ,较为理想的选 平均 0 ) d 择是测量长寿命、 放射 ^ y 衰变能量便于分辨的裂变 产物核素 C 和 s s 作为测量对象i4 本系统 中 lJ -。 采用的探测器为高纯锗探测器。 它的优点在于它有 好的分辨率, 对于 1 s 3 源的 0 662 V的 ^ 7 C . 14 6 Me y 射 线有半宽度窄于 2 e Y的分辨率 , k 足以在众多的裂 变产物射线中单独抽取属于 c 的全能峰。 s 因此本 系统选择采用高分辨 ^ y 谱仪测量裂变产物 中 B s C 在 衰变过程 中所 发射 的 O6 1 2Me .6 V的 ^射线 的 4 6 y 方法来计算燃料球燃耗深度。选取这种方法 ,有 如下优点 : ①遵守非破坏性的测量原则 ; ② C 的 s 半衰期长达 3 .a 可以忽略冷却时间的影响,也 0 , 2 有利于进一步与其他核素的分离; s ③” 的中子截 C 面小 . 不会 在堆芯 内明显地被 中子场 消耗掉 ,因此
() 2在确认完成上一次提升操作后 , 启动碎球分 选器 , 将燃料球送至提升器接球位。 () 提升器将燃料球从接球位送至提升位 , 3E h 保 证燃料球 与准直器处 于同一轴线上 。
() 4向燃耗测量 系统发 出计 数开始信 号 , 完成下
要,同时由于 F A 系统部分设备在配合 自动流程 C 方面还存在一些值得改进的问题 , 导致 F A 系统 C 中 P C 和燃 耗测量 流程均未能实现 自动运行 ,严 L 重影响到 F A 系统的运行效率。目 ,燃料循环 C 前 每班至少需要安排两名运行人员配合完成装卸料、 主循环等规程规定的每一步操作 。除装入新燃料 球 、卸 出石墨球 等操作 外 ,每班还必 须在不足 6h 的时间内完成 7 f¥的分选 、 5-. 4 燃耗测量、提升等 操作 , 中涉及到的操作步骤繁多, 其 工作量大, 而 且需要根据经验人为进行判断和提升操作 , 存在由 于运行人员判断错误导致误操作的隐患。 在燃料循环过程中, 绝大部分时间消耗在燃耗 测量和提升操作两个阶段。 其中, 提升操作过程动 作步骤少 , 人为因素导致误操作的可能性极小 ; 而 燃耗测量流程手工操作步骤繁锁 , 误操作的可能性 较大,由此导致的后果通常也相对其他操作严重。 因此 ,为提高 F A 系统的运行效率 ,降低人为因 C
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导体间,导体与外壳间要绝缘; Insulation between conductors, and between conductor and containment.

导体与端板的绝缘,密封是电气贯穿件的“技术核心”; Insulation between the conductor and the end plates; and sealing is the the “ Technical Core“ of EPA
工作电压Operating Voltage,V
额定电流Rated Current,A 气体泄漏率 Pa· m3/s Leakage
380AC
400
200AC/48DC
3.5 <1×10-4 20
rate, <1×10-4 1
芯数Number of Cores
密封方式Sealing Method
陶瓷组件封焊Closure welding by using ceramic components
电气贯穿件的功能 Functions of EPA






压力边界内、外侧间的电气连通; Electrical connection between the inside and outside of the pressure boundary 满足电流、电压、电阻阻抗及屏蔽等电气要求; Meet the electrical requirements of the current, voltage, resistance impedance and shield 各路导体之间及导体对地的绝缘; Insulation between the conductors and between the conductor and ground 压力边界的承压能力; Pressure resistance of the pressure boundary 气体泄漏率的限制; Gas leak rate limit 不加其它装置即能经常地监测气体泄漏率; Be able to regularly monitor the gas leakage rate without adding other devices. 对事故的应对。 Respond to accident.
HTR-10电气贯穿件技术特点 HTR-10 EPA Technical Features
使用环境 Application Environment 一侧是高温高压高辐射的纯氦气;另一侧是高温空气; One side is pure helium with high temperature, high radiation and pressure, while the other side is high temperature air 密封介质为氦气; The sealant is helium 介质压力为3MPa; The media pressure is 3MPa. 结构紧凑:压力壳钢制,壳薄;贯穿件短、直径较小。 Compact structure: the containment is made of steel, with thin shell; and the EPA is short with small diameter.
HTR-10电气贯穿件技术特点 HTR-10 EPA Technical Features 技术参数Technical Index(1)
型号 Type 低压动力型Low-voltage power type 用处Application 主氦风机电机Main helium blower motor 工 作 温 度 Operating Temperature , 100~150 ℃ 工作压力Operating Pressure, 3.0 Mpa 设计压力Design Pressure,MPa 3.5 仪表控制型Instrument control type 主氦风机仪表控制Main helium blower motor instrument control 100~150 3.;1×10-4 7
芯数Number of Cores
密封方式Sealing Method
陶瓷组件封焊Closure 陶瓷组件封焊Closure welding by using the welding by using the ceramic ceramic components components
leakage rate through changes in helium pressure. ρ Pa m3 / s (considering the influence of
leakage rate
钢管聚砜旋锻密封结构 Sealing Structure of Steel Tube Swaging Polysulfone
陶瓷组件封焊密封结构
Seal welded sealing Structure of Ceramic Components
陶瓷贯穿件的焊接安装 Welding Installation of Ceramic Penetration

电气贯穿件内外电缆接线:大电流用接线鼻子,小电流用插接。 Internal and External cable connection of EPA: use butt splices for high current, and use plug in connector for low current
引言 Foreword


高温气冷堆的转动设备采用覆盖式结构,避免了复杂的穿轴动密封 问题,增加了一回路边界电气贯穿件的难度; The HTR adopts rotation devices of overlay structure to avoid the complex seal problem, which increases the difficulty of primary circuit EPA. 电气贯穿件要求能随时监测气体泄漏率。 EPA is required to monitor the gas leakage rate at all times.
两套带密封结构的端板与承压管间组成密闭腔体; A closed cavity formed between two sets of end plates of sealing structure and pressure pipe. 在密闭腔体上焊出一根测泄管; Weld out a measured vent tube from a closed cavity

承压管能承受外压——一回路侧的压力;测量泄漏率而充气时的内
压。 Pressure pipe can withstand the external pressure - side pressure
of one circuit; internal pressure while in aeration to measure

测泄管末端装压力表和充气阀;
Install pressure gauge and inflation valve on the end of measured vent tube

密闭腔体内充稍低于工作压力的氦气,氦气压力的变化可得出气体泄漏率ρ, Pa•m3/s(考虑温度的影 响)。 Fill helium gas into the closed cavity to be slightly lower than the working pressure, ang get the gas
结构——压力边界 Structure - Pressure Boundary

电气贯穿件的承压管上有一个突缘,安装时突缘焊接在设备焊接短 管上; A flange is on the pressure tube of EPA, and is to be welded into welding equipment short pipe
使用环境 Environmental Conditions; 技术参数 Technical Parameters
3 结构 Structure
总体结构 overall structure; 密封结构 sealing structure; 气体泄漏监测 leakage detection
4 试验 Test
钢管聚砜旋 锻 密封Sealed by steel pipe the polysulfone swaging
HTR-10电气贯穿件技术特点 HTR-10 EPA Technical Features 技术参数Technical Index(2)
型号 Type 用处Application 低压动力型Low-voltage 仪表控制型Instrumental Control Type power model 燃料球传动Fuel balls 控制棒、吸收球 传 动 Transmission transmission control rods and absorbtion balls Operating 100~150 100~150 3.0 3.5 3.0 3.5 of
HTR-10 高温气冷堆一回路电气贯穿件 Primary circuit EPA of HTR-10
清华大学核能技术设计研究院 INET, Tsinghua University 周惠忠 Professor ZHOU Huizhong 15th January, 2013
内容 Content
0 引言 Foreword 1 电气贯穿件的功能 Functions of EPA 2 HTR-10电气贯穿件技术特点 Technical Features of HTR-10 EPA
设备焊接短管Equipment Welding Short Pipe
承压管Pressure Pipe
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