控制棒驱动机构落棒失效率验证试验方案设计

在反应堆事故工况下,控制棒驱动机构（CRDM）必须能快速落棒,实现安全停堆。为保证反应堆的安全,核电站对CRDM的落棒失效率提出较高的要求。本文给出了关于CRDM落棒失效率验证试验方案的设计算法及基于二分法思想的求解方法,通过与GB 5080.5—85中所给方案进行对比分析,验证了其正确性。补充了GB 5080.5—85中关于成败型产品成功率验证试验方案中定数截尾试验方案的设计算法,对于任意给定的成功率、风险值及鉴别比,可在较短的时间内给出定数截尾试验方案。还可用于一般的成败型产品的成功率验证试验方案设计,满足对成败型产品越来越高的可靠性要求。     

船用堆辐射屏蔽优化设计平台开发与验证

船用堆对核反应堆屏蔽设计提出了更高的要求,传统辐射屏蔽设计方法及设计软件已不能满足要求。为了得到更加精确的辐射屏蔽设计,本文基于开源的SALOME框架建立了一套集“几何建模-材料建模-屏蔽优化-结果可视化”功能为一体的船用堆辐射屏蔽多目标优化平台——MOSRT。MOSRT平台可实现屏蔽结构三维CAD实体建模、基于遗传算法的辐射屏蔽多目标优化以及屏蔽计算结果剂量场三维可视化。基于Savannah和MRX船用堆模型对MOSRT平台进行了辐射屏蔽优化验证,优化方案与初始方案相比,在剂量、质量、体积方面均得到了良好的优化效果,证明了MOSRT平台初步具备辐射屏蔽优化设计功能,可为船用堆工程及概念屏蔽设计提供辅助设计手段。      

直线电机型反应堆控制棒驱动机构电磁结构设计研究

电磁结构设计是电磁型反应堆控制棒驱动机构设计的核心环节。本文提出了一种适用于控制棒驱动机构的圆筒型直线电动机。首先,描述了该类电机的基本电磁结构,其次,采用解析计算的方法,推导了可行的极槽数配合,分析了一种新型集中绕组结构。然后,采用二维有限元的方法,对极槽配合、绕组结构形式和电磁结构尺寸等影响机构性能指标的关键因素进行了深入研究,并基于研究成果开展了电磁结构详细设计和试验验证等工作。试验结果表明,直线电机型控制棒驱动机构电磁结构设计合理,可按照控制指令实现提升、下插、保持和落棒等基本功能,提升力、跟随特性和落棒性能等技术指标均可满足设计要求。      

控制棒驱动机构石墨密封组件设计与密封性能验证

控制棒驱动机构（CRDM）检修及堆芯换料时都需要多次拆卸CRDM的耐压壳体,为解决现有耐压壳体Ω密封焊缝泄漏以及不能多次拆卸的问题,本文采用螺母压紧石墨环方案,利用石墨环的压缩回弹性能防止冷却剂泄漏,并设计一种石墨环密封组件实现快速拆卸;通过开展密封环压缩回弹测试、应力松弛测试以及密封组件泄漏率等密封性能测试试验对石墨环密封组件的密封性能进行验证。结果表明,本文设计的石墨环密封环组件满足设计要求,可以实现高温高压环境下的密封性能。      

核电厂CRDM耐压壳焊缝超声检验工艺设计

控制棒驱动机构（CRDM）耐压壳属于核电厂主回路,其连接焊缝是整个放射性回路压力边界的薄弱环节,其安全性和可靠性直接影响反应堆的安全运行状态。针对CRDM耐压壳焊缝附近空间狭小、壁厚薄、可达性差等特点,本文采用仿真技术设计了一套专用的扁平型双晶聚焦超声探头和检验工艺,试验验证结果满足规程要求,解决了核电厂在役检查的监督难点,并获得了核电厂主回路Ⅰ级部件类似焊缝检验的工艺设计和验证方法。      

控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计研究

电磁结构设计是控制棒驱动机构用电磁轴承本体设计的核心环节。为了获得合理的电磁结构,针对不同磁通分布形式进行了电磁结构选型,建立了用于电磁分析的解析模型和有限元模型;然后采用有限元仿真分析的方法确定了电磁轴承的工作点,并对电流刚度和位移刚度等电磁轴承关键性能参数进行了深入分析研究;最后采用有限元仿真分析结果与解析计算结果对比的方式进行了互算验证。验证结果表明,控制棒驱动机构用电磁轴承本体电磁结构设计合理,各项性能指标均可满足设计要求。      

控制棒驱动机构抗震支承装置材料国产化研究

核岛设备控制棒驱动机构(CRDM)抗震支承装置是反应堆堆顶重要的抗震和支承部件,属于安全相关级设备(LS级),其生产制造已经实现国产化,因此实现其结构材料以及焊接材料的国产化至关重要.本文就核岛设备CRDM抗震支承装置母材和焊接材料的国产化设计进行了论述,通过与国外成熟核电厂建设中采用的主体结构材料以及焊接材料在化学成...     

核反应堆控制棒驱动机构电机磁偏特性分析研究

核电厂反应堆的控制棒驱动机构（CRDM）采用同步电机作为机电能量转换的关键部件,电机的单边径向磁拉力会导致电机转子轴系变形,并加剧轴承的磨损,对CRDM寿命和核反应堆运行可靠性产生重要影响。本文分析了CRDM电机径向静偏心、径向动偏心、倾斜偏心的机理,并建立了径向磁拉力、轴向磁拉力计算的数学模型,分析获得了径向磁拉力、轴向磁拉力的变化规律以及与偏心量的关系,结果表明CRDM电机的径向磁拉力相对轴向磁拉力显著较大,并且与转子中心偏心量呈线性正比关系,与转子两端最多倾斜偏心量呈非线性正比关系,所得结论能够为CRDM电机优化改进和轴系结构设计提供指导和依据。      

液态燃料钍基熔盐实验堆主体装置厂房总体布置研究

为实现2 MW液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR）主体装置厂房的合理紧凑型总体布置设计，本研究根据熔盐堆堆型特征、顶层设计和系统功能需求，确定了主体装置厂房总体设计特征，探讨了TMSR关键设备及物项的相对位置特点；同时通过合理规划厂房功能分区和设备布置，最终得到了该厂房的总体布置方案。通过本项目的实施，为实现TMSR的系统集成以及验证提供了基础平台，为小型模块化钍基熔盐示范堆的设计和建设提供技术支持及经验。     

基于SARAX/DAKOTA的快堆设计多目标优化框架开发与验证

与具有大量运行经验、设计目的相对单一的压水堆相比,快堆设计经验少、设计目的更复杂,难以直接使用经验方法实现考虑多目标、多约束的堆芯设计以及布料方案的优化。本文将遗传算法用于快堆设计的多目标优化问题,对传统的遗传算法在编码方案和多目标的处理上进行了改进,使用中子学分析软件SARAX与优化工具箱DAKOTA搭建了针对快堆设计与布料方案优化的框架,并进行了功能上的验证和实际问题的应用。     

基于结构噪声检测的控制棒驱动机构运行故障分析方法研究

针对丝杠滚子螺母型反应堆控制棒驱动机构（CRDM）,研究了CRDM结构噪声检测技术。通过对CRDM运行的结构噪声信号进行时程和频域分析,获取反映CRDM运行故障特性的敏感特征量及其故障判据。模拟试验分析表明:结构噪声的时程和频谱分析可反映CRDM故障特性,可有效地鉴别CRDM故障。      

CRDM承压壳体多故障模式下的动态可靠性分析

为研究控制棒驱动机构（CRDM）的结构可靠性规律,考虑CRDM承压壳体的多失效模式,根据应力强度干涉理论建立与CRDM步跃动作次数相关的结构动态可靠性模型。用顺序统计量描述强度失效模式下应力幅值的动态分布模型,基于Miner累积损伤理论和疲劳等效应力分布模型建立结构疲劳寿命和累积损伤分布与步跃冲击载荷作用次数的关系。研究结果表明,在步跃冲击载荷作用下,承压壳体前期的结构可靠度主要由强度失效模式的可靠度决定,当步跃动作达到一定次数时,疲劳失效模式的失效率开始显著增大;相对于疲劳失效模式,强度失效模式的可靠度对应力均值的变化更加敏感。该结果可对CRDM承压壳体的可靠性设计和维修管理提供参考。     

反应堆控制棒驱动机构模拟负载系统的研制

介绍了反应堆控制棒驱动机构(CRDM)模拟负载装置的设计原理和方法,研制出了一种新型的模拟负载系统,用来模拟反应堆棒控系统对控制棒的控制过程。对设计的模拟负载系统进行了功能性试验和性能参数测试,并与实际运行系统进行比较后,发现该系统达到了各项功能控制要求,且性能稳定可靠,模拟负载的电磁线圈散热性能与负载特性良好,各项性能指标达到了设计要求。     

核电厂声学泄漏监测系统的设计和验证

介绍VVER-1000型核电厂声学泄漏监测系统的设计基准和功能,给出判断泄漏过程、确定泄漏量和泄漏位置的系统算法。建立主回路声模型结构图,计算得到环路背景噪声分布,并和实际机组上的试验结果进行对比。建立管道模型的试验台架,并对管道模型进行了试验验证。根据试验数据得到用于计算泄漏量大小和泄漏位置的相关系数。通过核电厂声学泄漏监测系统的设计和验证,为开发田湾核电厂1、2号机组在线的核电厂声学泄漏监测系统奠定了基础。      

Performance validation on the prototype of control rod driving mechanism for the TRR-II project

This paper presents the case study of prototyping a control-rod driving mechanism (CRDM), which is a crucial safety system in the Taiwan Research Reactor (TRR-II). Concurrent engineering concept has been implemented in this work, which consists of iterative parallel procedures with design analysis and performance testing. Such kind of nuclear-grade system and/or components distinguish themselves from generic industrial products with the so-called fail safe design feature, which means that the system must still be safe even if components fail. Hence, a series of performance testing and design improvement have been interactively executed, to ensure the mechanical integrity and durability of the prototype. Functional testing results show that the overall performance of the CRDM meets the specification requirements.     

反应堆堆顶和控制棒驱动机构整体抗震分析

通过建立反应堆堆顶和控制棒驱动机构(CRDM)的整体三维有限元简化抗震分析模型,对反应堆堆顶和CRDM进行了三维非线性抗震分析。该分析模型可真实反映CRDM顶部抗震支承板相互之间、抗震支承板与抗震支承环之间的碰撞作用,以及抗震拉杆的拉压非线性特性,进而获得堆顶和CRDM结构各位置的精确分析结果。通过分析,得到反应堆堆顶和CRDM各部位的载荷,可为部件的应力分析提供必要的地震载荷,为CRDM抗震鉴定试验提供加速度时程等输入数据。     

六边形套管型燃料堆芯临界质量测量试验结果验证分析

为验证核设计程序对燃料组件、铍组件和铝组件的计算可靠性,对六边形套管型燃料堆芯（HCTFR）临界质量测量试验数据进行了验证计算和偏差分析。通过分析不同位置铝组件的反应性差异,提出了新的近活性区铝组件计算模型,将铝组件近活性区布置方案的计算偏差从2.2%降低至0.1%,为堆芯核设计程序的工程验证奠定了较好的基础。      

百万千瓦级核电站轴封型主泵整机集成试验验证优化方案研究

为确保主泵的安全性和可靠性,主泵整机在完成集成设计后需通过试验进行验证。文中介绍了主泵设计与验证的总体思路,提出了主泵工程样机需开展的整机试验项目。基于已有的试验条件,进行了主泵整机集成试验验证方案的优化和可行性分析。分析结果表明,在充分开展主泵各模块、子模块、部件和材料的试验与分析的基础上,可采用小流量试验方案进行主泵整机集成试验验证。     

基于自然对流的控制棒驱动机构温场研究

在新一代反应堆控制棒驱动机构耐温等级提升后,为分析取消控制棒驱动机构强制通风系统是否可行,建立了基于单台控制棒驱动机构流场的计算模型,合理确定了求解方法和边界条件,并通过与试验结果进行拟合,进行了控制棒驱动机构群全尺寸模型的温场和速度场计算,得到基于自然对流的控制棒驱动机构温场效应。研究结果表明,通过自然对流可以将控制棒驱动机构运行产生的热量完全带出堆坑,不存在堆坑窝热情况,并且随着控制棒驱动机构群总输出功率的增加,堆顶区域的自然循环强度也增加,可以达到冷却控制棒驱动机构的效果。因此,耐温等级提升后的控制棒驱动机构可以取消强制通风。     

核反应堆控制棒驱动机构动作部件状态检测研究

针对反应堆堆内环境条件下控制棒驱动机构（CRDM）常用状态检测方法难以应用的情况,提出了一种新的通过在线测量线圈电感值进行CRDM动作部件状态检测的方法,通过试验获取了线圈电感值与动作部件状态之间关系,并进行了样机模拟故障状态检测试验。结果表明,该方法可准确实现CRDM动作部件状态检测,不需在反应堆上增设额外仪器设备,实施较为方便。