新型燃料元件LOCA条件下复杂行为及安全特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1867219
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    230.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2803.反应堆物理与技术
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Loss of Coolant Accident (LOCA) of nuclear power plant is one of the design basis accidents. The behavior of nuclear fuel pellet and cladding in the event of LOCA is one of the most important research directions in various countries in the world. In order to make up for the lack of research on the key behavioral characteristics of chinese new zirconium alloy N36 in LOCA, this program intends to carry out researches of N36 zirconium alloy basic behaviors, typical experiments and numerical methods. In this program, high temperature steam oxidation, hydrogen absorption and phase transformation behaviors of N36 zirconium alloy will be studied. High temperature steam oxidation and ring compression test of N36 zirconium alloy after quench will be carried out to establish the kinetic model of N36 high temperature oxidation, hydrogen absorption model and phase transformation model. Failure threshold of N36 zirconium alloy will be studied. Experimental study of quenching process and heat transfer mechanism of fuel rod with the N36 zirconium alloy as the cladding material will be studied, and the new minimum film boiling temperature model as well as the advanced quench model will be proposed. Based on the results of the above model studies, a numerical simulation method of N36 zirconium alloy behavior will be studied for the typical failure characteristics under LOCA. In this program, high temperature oxidation model, hydrogen absorption model as well as phase transition model will be built, N36 zirconium alloy cladding failure threshold will be obtained and minimum film boiling model and quench code of N36 zirconium alloy will be established. A numerical simulation mothed of N36 zirconium alloy under LOCA will be built preliminarily.
核电站反应堆冷却剂丧失事故是设计基准事故之一,核燃料元件芯块和包壳在失水事故下的行为是世界各国重点研究的方向之一。为弥补我国自主新型N36锆合金在失水事故下关键特性研究的匮乏,拟进行核电站失水事故下N36锆合金材料基础行为、典型实验和数值分析方法的研究。本项目将进行N36锆合金高温氧化、吸氢及相转变特性研究,结合N36锆合金高温蒸汽氧化实验和淬火后环压实验,建立N36锆合金高温氧化、吸氢和相转变动力学模型;研究N36锆合金包壳失效阈值;基于N36锆合金包壳进行骤冷实验研究、沸腾转变机理研究,建立最小膜态沸腾温度模型、骤冷模型;基于上述模型研究成果,针对失水事故下典型失效特征研究N36锆合金包壳行为数值模拟分析方法。本项目将建立N36锆合金高温氧化、吸氢、相转变模型,得到N36锆合金包壳失效阈值,建立最小膜态沸腾模型和骤冷分析程序,初步建立N36锆合金包壳在失水事故下行为数值模拟分析方法。

结项摘要

压水堆冷却剂丧失事故下核燃料元件芯块和包壳的行为是当前世界各国重点研究的方向之一。对核电站失水事故下我国自主新型N36锆合金材料基础行为、典型实验和数值分析方法开展研究,可弥补N36锆合金在失水事故下关键特性研究的匮乏,对燃料组件国产化自主化具有重要意义。针对N36锆合金包壳燃料元件失水事故下面临的极端工况,结合燃料设计基准事故,系统性地开展了N36锆合金失水事故下氧化、吸氢和相转变、骤冷试验、沸腾转变机理和模型及数值模拟分析研究等方面的研究。首次开展了N36锆合金高温氧化、吸氢及相转变特性研究,攻克了模拟LOCA事故条件下锆合金高温蒸汽氧化实验和淬火后环压实验技术,创新建立了N36锆合金高温氧化、吸氢和相转变动力学模型;率先建立了N36锆合金包壳失效阈值;突破N36锆合金包壳骤冷实验研究技术、探究沸腾转变机理,创新建立最小膜态沸腾温度模型、骤冷分析模块;基于上述模型研究成果,针对失水事故下典型失效特征创新建立了N36锆合金包壳行为数值模拟分析方法。项目共发表重要期刊和会议论文26篇,其中含SCI期刊论文13篇,EI论文8篇;申请专利7项,软件著作权2项;攻克了包括N36锆合金包壳失效阈值、最小膜态沸腾温度模型和数值模拟方法在内的5项关键技术;培养了博士后1名,博士生3名,硕士生3名。依托项目,以组委会成员组织并参加国际学术会议1次,参加国内外学术会议多次,有力地推动了事故下核燃料元件芯块和包壳行为研究进程。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Numerical investigation on thermal-hydraulic performance in 7 x 7 rod bundle with spacer grid and guide tubes
带间隔网格和导管的7×7棒束热工水力性能数值研究
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2020.106675
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMAL SCIENCES
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Lei,Jin;Bu,Shanshan;Chen,Deqi
  • 通讯作者:
    Chen,Deqi
Experimental study on surface characteristics and thermal conductivity of new zirconium alloy with oxide layer
新型氧化层锆合金表面特性及导热性能实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.pnucene.2022.104353
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Progress in Nuclear Energy
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Lei Zhong;Deqi Chen;Hongxing Yu;Haidong Liu;Mingjing Chen;Hanzhou Liu;Jian Deng;Shuhua Ding;Dan Wu
  • 通讯作者:
    Dan Wu
Subchannel analysis of thermal-hydraulic performance in rod bundle with spacer grid considering anisotropic turbulent mixing
考虑各向异性湍流混合的带定位网格棒束热工水力性能的子通道分析
  • DOI:
    10.1016/j.ijthermalsci.2021.107039
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Thermal Sciences
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Li Zhenzhong;Chen Deqi;Wu Dan;Xin Sufang;Li Xiang
  • 通讯作者:
    Li Xiang
An evaluation on in-pile behaviors of SiCf/SiC cladding under normal and accident conditions with updated FROBA-ATF code
使用更新的 FROBA-ATF 代码评估正常和事故条件下 SiCf/SiC 包层的堆内行为
  • DOI:
    10.1016/j.net.2020.09.023
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Nuclear Engineering and Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Ping Chen;Bowen Qiu;Yuanming Li;Yingwei Wu;Yongbo Hui;Yangbin Deng;Kun Zhang
  • 通讯作者:
    Kun Zhang
N36特征化燃料辐照考验及性能评价
  • DOI:
    10.13832/j.jnpe.2021.05.0110
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    核动力工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张坤;陈平;邢硕;庞华;彭航;蒲曾坪;何梁;张林;秋博文
  • 通讯作者:
    秋博文

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窄缝通道两相流相间摩擦特性对再淹没骤冷前沿推进速率的影响研究
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  • 通讯作者:
    孙玉发
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  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴丹;余红星
  • 通讯作者:
    余红星
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    申亚欧
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    封坤;田文喜;巫英伟;苏光辉;秋穗正;余红星
  • 通讯作者:
    余红星
基于Hadoop的大规模网络安全实体识别方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    秦娅;申国伟;余红星
  • 通讯作者:
    余红星

其他文献

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非对称条件下核燃料和包壳堆内瞬态相互作用性能研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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