用RT_(T_0)取代RT_(NDT)分析国产某核压力容器压力-温度限值曲线的效益

ASME规范和美国联邦法规规定了核反应堆压力容器(Reactor pressure vessel,RPV)在正常启、停堆过程中及水压试验时的压力和温度限值,2013年版ASME规范直接纳入了Code Case N-629,即同时接受了RTT0和RTNDT两种参考温度表征的材料断裂韧性KIc下包络线。本文对比分析采用KIR-RTNDT、KIc-RTNDT和KIc-RTT0三种断裂韧性取值方法所确定的压力-温度限值曲线(P-T曲线),以国产某台RPV为研究对象,计算了在40年设计寿期末和延寿期的P-T曲线。结果表明三者差别很大,基于KIc-RTT0下包络线拓宽了P-T运行窗口,甚至无需担心该容器在启停堆过程中会发生脆断,KIc-RTNDT曲线的计算结果偏保守,而由KIR-RTNDT给出的结果过于保守。研究结果为该电站的运行和延寿的可能性提供了支持。     

反应堆压力容器辐照脆化状态评估

基于大量相似辐照脆化试验测试数据和实际辐照监督测试数据,采用统计分析的方法,选出适合于某核电厂反应堆压力容器（RPV）的辐照脆化评估公式。以该核电厂已经完成的辐照监督管测试数据为输入,对RPV当前的辐照脆化状态进行了评估,并推算、分析了RPV在寿期末的结构完整性;基于辐照脆化计算结果,绘制了各运行阶段RPV的压力-温度限值曲线（P-T曲线）,并给出运行建议。      

秦山核电厂反应堆压力容器第三根辐照监督管试样断裂韧性试验

核电厂反应堆压力容器是堆内个可更换的重要部件,保证其安全可靠,对于核电厂口的安全运行具有重要意义。根据《秦山核电站反应堆压力容器材料辐照监督大纲》的要求,在反应堆压力容器中设置辐照监督管,监测反应堆压力容器环带区筒体及焊缝因中子辐照和热环境引起的材质性能变化。定期抽出辐照监督管,实测辐照监督试样延性断裂韧度JIC试验数据,作为判断压力容器材料辐照脆化程度的参考数据,并用于修定反应堆冷却剂压力-温度限值曲线,以防止压力容器发生脆断,从而保证反应堆安全运行。同时为压力容器以及核电厂的寿命评估和延寿积累数     

PWR反应堆压力容器监督数据分析及寿命初步评估

由于长期在中子辐照场、温度场以及应力场的作用下,反应堆压力容器材料性能会出现蜕化的现象,主要表现为韧脆转变温度升高,屈服强度增加,以及断裂韧性降低等。为了监测压力容器材料的辐照效应,需要在反应堆内安装一定数量的监督管,定期抽出进行辐照监督试验。通过进行反应堆压力容器的辐照监督试验可以获得压力容器材料辐照脆化及辐照环境的相关数据,利用这些数据修订反应堆冷却剂压力-温度限值曲线,以防止压力容器发生脆断,从而保证反应堆的安全运行。随着反应堆服役时间的增加,PWR冷却剂的压力-温度运行窗将逐渐缩小,直到寿期末运行窗将…     

压力温度限值曲线计算与比较分析

核电厂在启停堆过程中必须将压力和温度控制在限值范围内,即压力温度限值曲线(P-T曲线)所允许的范围内,以防止反应堆压力容器发生脆性开裂。以法国的RCCM规范、美国的ASME规范和我国的核行业标准EJ/T918为对象,对比分析P-T曲线各自的计算方法,讨论了所采用的保守假设对计算结果的影响。研究表明,选取材料静态断裂韧性KIC计算P-T曲线将会增加核电厂启停堆过程中的操控空间;与最新版国外规范比较,我国行业标准EJ/T918的计算结果显得过于保守。     

5 PWR反应堆压力容器监督数据分析及寿命初步评估

由于长期在中子辐照场、温度场以及应力场的作用下，反应堆压力容器材料性能会出现蜕化的现象，主要表现为韧脆转变温度升高，屈服强度增加，以及断裂韧性降低等。为了监测压力容器材料的辐照效应，需要在反应堆内安装一定数量的监督管，定期抽出进行辐照监督试验。通过进行反应堆压力容器的辐照监督试验可以获得压力容器材料辐照脆化及辐照环境的相关数据，利用这些数据修订反应堆冷却剂压力-温度限值曲线，以防止压力容器发生脆断，从而保证反应堆的安全运行。     

秦山核电厂反应堆压力容器辐照脆化时限老化分析

反应堆压力容器是核电厂最重要设备之一,其辐照脆化状态决定了核电厂的实际运行寿命。通过借鉴国外反应堆压力容器安全评估方法,开发出一套反应堆压力容器辐照脆化时限老化分析（TLAA）的方法。该方法从上平台能量、反应堆运行压力-温度曲线及承压热冲击3个方面评价压力容器材料在正常工况和事故工况下的安全裕度。采用该方法在秦山核电厂运行许可证延续（OLE）项目中对反应堆压力容器进行了辐照脆化TLAA安全评估,其评估方法和评估结论到得国家核安全监管局的认可,为秦山核电厂延寿20 a奠定了基础。     

基于小冲杆实验方法的国产A508-3钢辐照前后的断裂韧度测定

建立了辐照前国产A508-3钢断裂韧度和小冲杆实验冲压断裂能之间的线性关系,利用该关系和辐照后小冲杆实验冲压断裂能计算得到了辐照后材料的断裂韧度。用Master曲线方法分别处理中子辐照前、后材料的断裂韧度实验数据,得到参考温度t₀。     

秦山核电站一期反应堆压力容器第5次监督试验

秦山核电站一期反应堆从1992年1月21日至2007年10月28日,经历了第1循环至第10循环。反应堆运行了4378．7d,3885．8等效满功率天（EFPD）,10．64等效满功率年（EFPY）,平均热功率为857Mw。依据辐照监督大纲要求,对秦山核电站压力容器辐照监督管进行辐照监督试验,以获取压力容器材料辐照脆化及辐照环境数据,最终修订反应堆冷却剂压力一温度限值曲线,以防止压力容器发生脆断,从而保证反应堆安全运行。     

用Charpy试样研究核压力容器钢的韧性转变温度曲线

用一个标准Ｃｈａｒｐｙ试样及试验过的该试样的两个半截试样所获得的８个“再造Ｃｈａｒｐｙ复合试样”评定核压力容器用Ａ５０８ＣＬ３钢冲击韧性或断裂韧性的温度转变曲线。研究结果表明，用这种方法可得到一条较为可靠而完整的核压力容器钢的冲击韧性或断裂韧性随温度的转变曲线。这相当于在核监测计划中，只需取出一个Ｃｈａｒｐｙ试样即可得到完整的材料性能曲线，这对于提高核压力容器中子辐照脆化监测的可靠性很有价值，特别是对于运行时间较长（堆芯内监测试样数量已经不多）的核容器寿命预测和安全监视尤为重要。     

核电厂压力容器安全评估的新方法——主曲线简介

新的主曲线方法对反应堆压力容器完整性的评估在美国被称为革命性的改进。本文从保证核电安全的反应堆运行限值曲线出发,说明主曲线的由来、根据和标准;从对微观组织很敏感的脆性断裂特点,阐述主曲线的理论和它的统计规律性及其Weibull分布统计模型和实验方法;从断裂韧性数据库对该模型的拟合式,理解主曲线的含义、优点和应用以及主曲...     

Structural integrity assessment of the reactor pressure vessel under the external reactor vessel cooling condition

Since the suggestion of external reactor vessel cooling (ERVC), the effects of melting and cooling on the response of structural integrity of the reactor pressure vessel (RPV) under core melting accident conditions have been investigated. To investigate the initial behavior of RPV lower head and the effects of analysis conditions on the structural integrity of RPV, the transient analysis is utilized considering the transient state. To obtain an analogy with real phenomena, the material properties were determined by combining and modifying the existing results considering phase transformation and temperature dependency. The temperature and stress analyses are performed for core melting accident by using ABAQUS. Finally, the potential for vessel damage is discussed using the Larson-Miller curve and damage rule. In addition, the results by transient analysis are compared with those by steady state analysis and the effects of analysis conditions on structural integrity are reviewed.     

疲劳强度减弱系数与应力集中系数在螺纹疲劳分析中的应用研究

以反应堆压力容器（RPV）为例,给出主螺栓螺纹的疲劳强度减弱系数（K_f）与应力集中系数（K_t）之间的理论关系、K_f与K_t的合理取值范围、工程上的等效判定方法以及在疲劳分析中的使用方法,并采用特定K_f值给出疲劳分析算例。明确了两者的概念及区别,在高强度钢材料螺纹结构的应用方面给出意见及范例,可为工程上螺栓选取及结构设计提供借鉴。      

碳含量超标情况下的反应堆压力容器快速断裂评价方法研究

按照RCC-M规范对设备进行快速断裂评价时,材料的初始无延性转变温度是重要的输入条件之一。材料中的碳含量超标会影响材料初始无延性转变温度,但目前2者之间还没有定量关系。当反应堆压力容器（RPV）出现碳含量超标时,为保证结构完整性,必须在缺乏定量关系的情况下完成结构的快速断裂分析。本研究对碳含量超标情况下的反应堆压力容器的快速断裂评价方法进行了研究,并以发生碳含量超标的反应堆压力容器堆芯段筒体为例,考虑了筒体的缺陷修复情况,通过反算满足规范要求的最高初始无延性转变温度,对反应堆压力容器堆芯段筒体的快速断裂情况进行了分析评估。该方法可为碳含量超标的压力容器运行和在役检测提供技术支持。      

Fracture toughness prediction for highly irradiated RPV materials: From test results to RPV integrity assessment

New fracture toughness data are represented for highly irradiated RPV materials that were obtained by testing standard compact specimens with thickness of 12.5 mm and 25 mm and pre-cracked Charpy specimens machined from the RPV decommissioned. Two advanced engineering methods, the Master Curve and the Unified Curve, are applied for treatment of the test results. Application of the dependence of fracture toughness K_JC on test temperature T predicted with the Master Curve and the Unified Curve methods on the basis of surveillance specimens testing is discussed for RPV integrity assessment when the reference K_JC(T) curve is recalculated to the crack front length of the postulated flaw that is considerable larger than thickness of surveillance specimens. The prediction of the K_JC(T) curve transformation caused by neutron irradiation is considered.     

The HTTR reactor pressure vessel and its integrity against a PTS event

Before manufacturing the real steel to be used in the reactor pressure vessel (RPV) of the high temperature engineering test reactor (HTTR) the vessel manufacturer and materials supplier made a sample steel by the same procedure as for the real steel (2.25Cr-1 Mo) and conducted many tests to obtain material strength data for its base and weld metals. The test results showed that the sample steel satisfied the HTTR design requirements. Vessel cooling panels are set on the inner surface of the biological shielding concrete around the RPV, and are circulated with cooling water at 0.5 MPa and 40°C to cool the shielding concrete during normal operation of the reactor. By supposing that the cooling panel breakes and the water discharges to the RPV outer surface heated at 400°C, the stress distribution generated in the vessel wall by a pressurized thermal shock (PTS) event can be calculated using a finite element method code. This paper describes some of the results obtained from the material testing of the sample steel and the estimated result using the scheme developed for a light water reactor pressure vessel, to clarify the integrity of the HTTR-RPV under a PTS event.     

Some issues by using the master curve concept

The master curve concept allows to quantify the variation of fracture toughness with the temperature throughout the ductile-to-brittle transition region. Limit curves of fracture toughness for defined failure probabilities and reference temperatures can be determined using this method. Thus, fracture mechanical values can be supplied for an integrity assessment of structural components. This paper presents the application of the master curve concept to the reference temperature determination over the thickness of the reactor pressure vessel (RPV) steel plate. It was shown that the master curve concept is applicable to the fracture mechanical characterisation of material with different microstructures using small test specimens. The influence of the materials homogeneity and the test temperature on the resulting reference temperature was investigated.