中国先进研究堆CARR-中国原子能科学研究院

1、中国先进研究堆（CARR）CARRE程2006年度进展赵铁军2006年CARR工程各项工作取得显著进展，土建工程总体完成，安装工作量完成大半，最终 安全分析报告等重要文件编报送审，主泵、燃料元件等主要设备加工完成，调试文件正在准备。本年度土建安装同时开展。运行楼（03子项）、通风中心（05子项）继续进行安装工作， 电气、照明、管道等系统及热室陆续安装完成，并进行精装修；主厂房（01子项）地下室和1层物理大厅的氨气、真空、中放、通风空调、电缆桥架等系统安装完成，2层主工艺厂房建筑层完成后，将换热器、各种泵安装就位， 3层密封厂房进行穹顶预应力张拉和厂房密封施工，中子导管大厅（02子项）、辅助设施

2、厂房（04子项）土建主体封顶，双曲冷却塔（07子项）施工完毕，安装即将完成， 通风烟囱（06子项）在四季度安装就位；室外工程在四季度开始，为明年工程安装调试做好准备。CARR调试运行准备与重要文件编制正在进行。调试队逐步充实了各专业的技术人员，调试大纲编写完成，回路、仪控电、物理启动等项的调试文件正在陆续编制、审核中；在工程建造过程中，对土建、安装和设备加工方案进行了优化，做出了设计变更；装料前所需评审的调试阶段质保大纲、调试大纲、最终安全分析报告编写完成，上报核安全局开始评审。CARR工程设备大部分均已加工完成或运抵现场。在本年度对燃料元件、主泵、辐射防护系 统、装卸料机等重要设备进行了评审

3、验收；UPS蓄电池、热室等大部分设备已经运抵现场；堆本体第2批设备的加工是工程开展的关键因素之一，由于加工工艺复杂，涉及的制造厂家较多，协调难度大，成立专门技术小组负责处理加工中制造中的问题，并派驻现场监造人员，分别对上海一机床厂、有色院、西航、西北铝厂、原子能院实验工厂等承担的重水箱、导流箱、堆芯容器旋压件、垂 直孔道、水平孔道等部件的加工进行认真监造，保证质量和进度的要求； 控制棒驱动机构和安全棒在下半年开始加工，明年一季度验收；中子散射终端应用设备研制顺利，从匈牙利引进的冷中子导管和从德国引进的三轴、四圆谱仪正在执行中，完成高分辨粉末中子衍射谱仪的谱仪单色器和探测 器的调研与询价工作，并

4、与核技术所签订了单色器屏蔽的计算合同，应力、织构测量中子衍射谱仪机械主体部分配套的单色器和探测器也即将订货，冷中子源设备属于国内首次研制，目前方案正在深化和完善，为订货做好准备。CARR工程的质保体系有效运行。现场施工和设备制造中遵守质保大纲和程序文件的要求，做好各阶段的质量控制，针对所出现的不符合项及时汇报并采取有效措施进行处理，全年工程质量保证情况良好，未发生影响施工的重大不符合项，在施工中发生一般不符合项18项，设备加工制造中发生一般不符合项 33项，所发生的不符合项都已及时处理解决。根据上级领导部门的要求，CARR工程制订了 2007年度工作计划，在上半年基本完成安装，下半年完成冷调试

5、，年底装料，实现首次临界。由于CARR是一项科学工程，完成以上的目标还有一定的困难，主要是所余安装工期较短，安装力量不足；国内首次研制的设备，在安装调试过程 中可能出现技术问题， CARR工程部将与各参建单位共同努力，力争完成年度工程目标。CAR燃料组件流量分配实验研究丁振鑫，张学锋，陈忠民，穆中范，齐晓光CARR燃料组件是板状元件，共有 21块燃料板和20个矩形冷却流道。流道宽度不均匀，从外 到内分别有2.59、2.45、2.32和2.20 mm 4种宽度，长度均为 66.6 mm。燃料组件的主要特点是热 流密度高、传热性能好。良好的组件流量分配特性是充分发挥这些优点的重要保障。对于这种窄缝

6、流道的水力特性和流量分配实验，国内外均进行不多，加之结构复杂，流速很高，因此，很有必要 对它们进行实验验证。1实验在实验过程中冷却剂的流动过程示于图1。通过实验确定在不同运行工况（60、80、100、110、120、130和140 m3/h）时，燃料组件各子通道及盒外流道的流量分配。2实验结果通过多次反复实验得到在不同总流量时组件内各子通道流速的分布示于图2。图1燃料组件内的冷却剂流动图1. 20O 5I O<直标31. 001】打为盒外流遒） 12流道褊号（由中心向外）图2不同总流量时组件内各子通道流速分布流量，t/h: 60; 口一一80; 100; X110; *120; O-13

7、0; +140;盒内平均流速通过对实验数据及图表的分析，可得以下实验结果：1）组件内的流量分配比较合理，流道平均流速分布较均匀，平均最大偏差W七.5% （图2）,位于距燃料板进口 100 mm的组件提梁对组件的流速分布的影响不明显；2）影响组件内流速分布和流量分配的主要因素是流道自身的宽度和流通面积及组件插头内流 道进口结构和盒外冷却剂从位于燃料板出口处的窗口的流入对冷却剂从燃料板间隙流出的干扰，后者对组件最外3层流道的干扰尤为主要。CARRe芯容器断裂韧性辐照监督样品尺寸效应宁广胜，徐远超，佟振峰，林 虎，张长义，杨 文CARR堆芯容器材料采用 6061-T6铝。ASME Code Case

8、 N-519阐明，由于中子辐照导致 6061-T6 铝脆化和降低延性，因此，对于使用这种材料的堆芯容器必须制定辐照监督大纲，用于监测材料力 学性能变化，特别是断裂韧性的降低程度，以便进行安全评审和经济效益的权衡，从而合理地确定堆芯容器的使用寿命。为保证今后辐照监督试验的进行，在辐照监督用断裂韧度试样入堆前必须确定试样的形状尺寸及其试验方法。本次试验材料由 CARR堆芯容器试制件取得，共制备 3种规格CT试样(表1),其中，25 mm 厚CT试样用于直接测得该材料平面应变断裂韧度Kjc, 12.5 mm厚CT试样分为2组不同侧槽深度试样，分别测得延性断裂韧度 J©后推导出对应的平面应变

9、断裂韧度Kjc。试验方法分别参考 ASTME1820-96、ASTM E399-90试验方法，以及 GB 2038-91金属材料延性断裂韧性 Jic试验方法进行。试验结果列于表1,试验结果显不':1) 2组不同侧槽深度的 0.5T (CT)试样得到的实验结果基本一致，侧槽深度在0.51 mm之间对试验结果无影响；2)通过小尺寸试样(0.5T (CT)测得的本次试验材料 6061-T6铝的断裂韧度与标准尺寸试样 (1T (CT)测得的平面应变断裂韧度数据接近；3)侧槽深度对于改善裂纹尖端应力场侧向约束有明显影响，当侧槽深度达到1 mm时能得到较平直的稳定裂纹扩展区。根据上述结论，考虑辐照

10、监督管内空间限制，采用侧槽深度为1 mm的0.5T (CT)试样作为CARR堆芯容器材料断裂韧度监督试样较为合适。表1 3种CT试样实验结果试样形式试样厚/mm侧槽深/mm试验结果/ (MPajm ')仃(CT)25360.5T (CT)12.50.5390.5T (CT)12.5138堆内高温高压试验回路初步设计研究张爱民，徐西安，黄 欣，马勇哲，王华荣，李振毅作为CARR应用项目之一，本项目根据 CARR为建造堆内高温高压试验回路所预留的土建空 间及对该回路所允许管道、设备的布置场所的特殊要求，以及所确定的设计参数，按核安全法规的 有关规定并借鉴国内、外已有的回路设计经验，确定该回

11、路的工艺流程、标准设备、非标设备、设 备布置、管线布置及相关的文件、规程、大纲等，并提出相关的试验验证内容。回路设计压力17.2 MPa,设计温度350 C,最大流量20 m3/h,最大冷却能力300 kW ,为燃 料及材料试验提供压水堆的运行参数及水质条件。堆内高温高压试验回路由一回路系统、二回路系统、三回路系统、稳压系统、净化取样系统、 补水系统、排水排气系统、充水排气系统、设备冷却系统、安全注水系统、燃料元件破损监测系统、 电气系统、测量仪表系统、控制保护系统、辐射防护监测系统等部分组成。回路设计考虑了尽可能满足更多不同试验的需求，进一步扩展回路的功能，提高回路使用的 灵活性，优化系统流

12、程；应用先进技术提高回路运行自动化程度，尽可能多的采用在线测量技术，降低回路运行人员的工作强度；采用最新的设计标准进行设计，使得回路设计更加规范化。经过2004年6月至2006年6月两年的设计，完成了项目任务书中提出的全部研究内容，并于2006年底完成了项目验收工作。研究堆设计部电气专业年报李振毅，李 彦，张文磊2006年研究堆设计部进行了重新整合，在人员变动较大、收入相对减少的情况下，经过设计 部领导精心协调关系、认真组织工作，大家同心协力，克服了种种不利因素，按计划完成了预定的 各项任务。过去的一年电气组承担了相应的电气设备安装工作、技术服务。由于电气系统涉及的设备多、 接口多、接线多，稍

13、有疏忽便有可能造成人身或设备的损害和事故。在这种情况下全组同志兢兢业业、一丝不苟地完成了设备安装、电缆敷设等技术服务工作；完成了对直流系统国外图纸、文件的 消化吸收，并转化为能够在国内安装、维护和运行所使用的文件；对应急供电系统、备用供电系统 调试程序进行了校审，并提出了具体的建议，为后续相关电气系统的调试工作节约了经费，满足了现场安装工作的需要。随着CARR设计工作的完成，按照设计部的安排，电气组对供电系统的设计经验进行了总结， 为今后的科研设计工作打下了良好的基础，同时结合具体设计过程中发现的一些经验教训，对工程设计过程中出现的一些技术见解进行认真思考，在核心期刊核动力工程上发表了 6篇学

14、术性总结报告。此外，电气组还独立承担了 “十一五”平台建设项目中的 CARR高温高压回路供电系统的初 步设计任务。在严格遵守国家和相关核安全法规的基础上，精心设计，保质保量地完成了该项设计工作，满足了工艺课题组的工作需求，并通过了上级部门的验收。2006年下半年在设计队伍重新组合之后，电气组还承担了4160108项目中供电系统的技术设计任务。由于4160108项目是大家新接手的一项任务，许多技术环节与一般反应堆不同，没有现成的标准和规范可供参考，设计所需要的系统设备没有现成的工业级产品，因此，许多系统集成技术难题的突破是未来开展下一步工作的关键。面对重重困难，电气组在认真学习了初步设计的基础上

15、对电气系统技术设计任务进行了分解、细化，做到关键技术难题心中有数，同时尽可能搜集资料， 为顺利、及时解决相关难题积蓄技术力量。研究堆设计部仪表专业年报咎怀启仪表组全体人员高质量地完成了本年度的CARR热工过程测量系统的安装、调试技术服务。在技术服务活动中，设计者通过与安装公司有关人员、业主采购人员和调试人员的技术交流，使施工方的安装活动顺利进行；使采购人员的采购、验收活动顺利完成； 并使调试人员的调试大纲顺利编写完成。此外，对其它专业设计变更积极配合，按时完成其导致的本专业变更，本着对反应堆运 行负责任的态度对中放系统的测量系统做了较大技术改进设计。在2006年3月至8月间，按照技术服务合同的

16、要求，仪表专业人员以派驻现场代表的形式陆续进驻中物院某工程工地现场，在克服了工地现场高温高湿及简陋的办公和住宿环境等困难下，基本完成了该工程的热工过程测量系统的安装技术服务工作，保证了工程的顺利进行，获得了工程业主、监理和施工方的认可。此外，随着反应堆工程设计部的成立，仪表专业人员参与到了4160108工程中，在如期完成CARR相关工作的同时，认真学习新工作的内容，积极讨论、集思广益，合理有效的分解技术设计 任务，并如期完成新工作的年度计划，为此项目参数测量系统技术设计工作顺利开展奠定了基础。接近年末之时，仪表组又迎来了1021工程的相关安全评审工作，评审工作时间紧、责任大，大家积极运用相关标

17、准和以往的运行、设计工作经验，按期对其安全分析报告提出了合理、中肯的评审意见，促进了该工程设计评审工作的顺利开展。目前，CARR工程和中物院有关工程安装、调试技术服务仍在进行中，专业技术设计工作正在 紧张有序的展开，我们相信 2007年将是更加硕果累累的一年。CAR聆却剂系统管道应力计算优化戴守通冷却剂系统管道担负着输送热量、冷却堆芯的重要任务，通过对CARR冷却剂系统管道不同程度的应力计算结果进行详细的对比分析，针对原应力计算结果中的不足之处，在适当提高系统温度的前提下，综合考虑系统应力、系统功能要求和工程可实现性等多方面因素，反复调整刚性架的设置以及弹簧架的刚度系数， 在没有增加新的支吊架类型并减少了弹簧架数量的情况下，提出了合理可行的支吊架设置优化方案，实现了预期优化计算的目的。 该方案极大地降低了正常运行时误停堆的可能性，确保系统在夏季高温的不利影响下仍能正常运行，提高了系统运行的安全性和可靠性；也提高了接管载荷的安全系数，保护设备并延长了设备寿命。板式换热器在CARR!水系统中的应用韩海芬，黄兴蓉重水换热设备是 CARR重水系统的重要设备之一，它的作用就是将反应堆重水反射层的热量 连续可靠地传递给二次冷却水，以保证反应堆的