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基于居里点合金的快堆非能动停堆装置堆外实验及优化

范念青  
【摘要】:在全球普遍面临经济危机、气候变化异常和资源严重短缺的挑战面前,新能源和低碳经济得到了全世界的关注。而核电是目前世界公认的唯一可大规模替代化石燃料的清洁能源,凭借其资源丰富、环境污染低等优势成为国际能源领域投资的新热点。为提高铀资源的利用率,解决日益增多的乏燃料,进一步增强核电在清洁能源中的竞争力,快堆的发展引人注目。 安全是快堆甚至核电发展的生命线。为进一步提高中国实验快堆的安全性,尤其是非能动安全性能,对基于居里点合金的非能动停堆系统PASS的初步设计方案进行了优化设计。为测试PASS系统的性能,模拟堆内高温环境,确定了利用弱磁性的不锈钢为材料的设计方案,委托厂家制作了堆外高温实验测试系统,对模拟组件进行堆外高温实验。采用新型Sm2Co17型永久磁铁和不同居里点温度的软磁铁进行配对,通过高温实验验证效果。多次重复性的实验结果表明,当选择合适材料时,PASS能较好的实现设计要求,即正常工况下能稳定在设计位置,而异常情况下能可靠的落棒实现停堆的目的。 实验结果同样显示,系统的灵敏度较差。为提高PASS系统的灵敏度,还设计了多种不同结构的组件,模拟某异常温升过程,利用有限元软件计算其相应响应时间。根据计算结果,相同条件下,五角形设计的灵敏度最高。最终形状将结合后续实验来确定。


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