控制棒驱动机构备件数量优化方法

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备。控制棒驱动机构成本较高,如何合理确定其备件数量对于提高反应堆的可运行性具有重要意义。本文针对控制棒驱动机构,在系统连续运转时间不小于换料周期的约束条件下,提出了一种确定控制棒驱动机构备件数量的优化方法--分组备件数量优化方法,给出了总费用最少的各子系统的备件配置方案。通过随机模拟计算对分组备件数量优化方法与常规算法进行比较,结果表明：该方法常优于常规算法,在保证控制棒驱动机构可用性的前提下,优化备件数量配置可降低成本。该优化方法同样适用于其他设备的备件分析,对工程中设备备件的分析与研究具有指导意义。     

FMEA法评估反应堆控制棒驱动机构可靠性

控制棒驱动机构是反应堆本体中唯一的能动设备,其运行的可靠性对反应堆的反应性控制具有重要的作用。本文在介绍失效模式及影响分析(FMEA)方法的基础上,以我国新设计的反应堆控制棒驱动机构为对象,使用该方法进行可靠性评价。评价结果明确了各设备部件的失效原因和失效模式,确定了各部件的严重性等级和风险等级,为今后控制棒驱动机构的可靠性管理提供支持。     

“华龙一号”控制棒驱动机构设计研究

控制棒驱动机构是反应堆控制和保护系统的伺服机构,它是反应堆本体中唯一的动设备,其安全性和可靠性直接影响到反应堆的安全与运行,特别是在事故工况下,控制棒驱动机构必须能够完成快速落棒,实现安全停堆。本文根据"华龙一号"核反应堆控制棒驱动机构的设计要求,结合以往工程与科研经验,对决定控制棒驱动机构安全性和可靠性的关键零件"钩爪和连杆"的制造工艺进行了设计研究,根据研究结果确定了最佳的工艺参数,并按照该工艺进行了样件试制,最后,利用控制棒驱动机构整机对样件进行了热态寿命考核。结果表明,采用本文确定的最佳工艺参数制造出的钩爪和连杆零件具备较高的硬度和良好的耐磨性,经历1500万步热态寿命试验后,仍有一定运行余量,可充分满足第三代压水型反应堆控制棒驱动机构在安全性和可靠性方面的设计要求。     

控制棒驱动机构电流监测与故障诊断技术研究

控制棒驱动机构作为反应堆控制和核安全保护系统的执行机构，对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵的重要措施。本文在分析控制棒驱动机构动作原理的基础上，通过对驱动机构探测方法、信号分析处理方法以及故障鉴别方法的研究，实现了对控制棒驱动机构的电流监测与故障诊断，为驱动机构电流监测与故障诊断系统的应用奠定了技术基础。      

海洋条件下控制棒驱动线落棒行为动力学仿真研究

反应堆控制棒驱动线是执行反应堆安全控制功能的重要部件,包含了控制棒驱动机构、控制棒组件及其导向系统,是堆内唯一具有相对运动的结构设备。在海洋条件下,受风力和海水流动的影响,浮动式核电厂驱动线的工作环境更加复杂。落棒时间是驱动线设计考核的重要指标,影响落棒时间的主要因素包括:重力、浮力、流体阻力、机械摩擦力等。本文采用理论建模联合软件仿真的研究思路,得到应用于海洋条件下控制棒驱动线仿真研究的方法。通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所得方法的合理性。     

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。     

200MW核供热堆控制棒水力驱动系统安全特性

２００ＭＷ核供热堆采用控制棒水力驱动系统作为控制棒驱动机构。该系统是以非能动系统为基础设计的，并实现了传动、导向一体化。通过时系统自身固有安全特性及设计安全特性、失压事故下控制棒不发生弹棒的机理以及系统引水管破断冷印剂总丧失量不会导致堆芯裸露的计算结果的分析，表明该系统具有良好的安全特性，在任何失效事故下都能保证反应堆的安全停堆，为具有固有安全特点的２００ＭＷ核供热堆提供了重要的技术支持。     

控制棒驱动机构线圈电流曲线数据分析算法研究与实现

控制棒驱动机构(CRDM)用于实现对反应堆功率的调节与控制,其运行可靠程度直接影响着核电厂的安全性和经济性。目前核电厂和设备制造厂均缺少对CRDM进行可视化、智能化的故障诊断系统或数据分析方法。针对以上情况开发了一种控制棒驱动机构线圈电流曲线分析算法,用于对CRDM的线圈电流进行数据分析和故障诊断,从而可以实现对CRDM的智能分析和系统健康状态评估,以便于在核电厂调试及大修期间对CRDM进行全面的检修和维护。     

高温气冷堆控制棒驱动机构冷态落棒试验研究

高温气冷堆控制棒驱动机构是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备,具有固有安全特性,当断电后,控制棒能够靠重力快速下落实现停堆。为验证控制棒驱动机构的可靠性,必须对其进行设计分析和试验验证。本文建立了全尺寸的冷态试验台架,并采用1:1的控制棒驱动机构样机,对高温气冷堆控制棒驱动机构的落棒功能进行了验证和分析。进行多次全行程及不同高度的落棒实验,验证落棒过程的稳定性,测定控制棒在冷态条件下的落棒时间、落棒速度,试验结果满足规定的限值。对落棒过程进行分析,建立落棒运动方程式,进而得到控制棒运行速度的解析解。理论及试验的结果符合较好,均表明本文研究的控制棒驱动机构落棒可靠具有固有安全特性,为商用高温气冷堆中的实践应用提供了理论依据。     

控制棒驱动机构密封泄漏应对策略分析

控制棒驱动机构耐压壳部件是反应堆冷却剂系统压力边界的薄弱环节,泄漏事故多发于此。针对此类问题,文章通过比较M310及AP1000控制棒驱动机构耐压壳密封结构,分析探讨了控制棒驱动机构密封泄漏的应对策略。     

反应堆控制棒驱动线步进载荷试验研究

控制棒驱动线是一个比较复杂的系统,仅通过动力学建模计算分析无法准确获得其步进载荷值,因此开展反应堆驱动线控制棒步进载荷试验研究,对进一步改进和完善控制棒驱动机构的设计,验证其动力学模型的准确性,提供其安全性和可靠性等方面具有重大的实用价值。本文研究对象为"华龙一号"反应堆控制棒驱动线,模拟其在反应堆压力容器中的实际安装方式和对中,对其进行了步进载荷的实际测量,得到了控制棒驱动线在提升和下插过程中的步进载荷值,为后续的相关计算验证工作提供了准确的数据支撑。     

基于动网格技术的单根控制棒落棒行为仿真分析

以某小型反应堆控制棒驱动线为研究对象,建立了单根控制棒三维流体仿真模型。基于动网格技术对控制棒落棒行为进行了仿真分析,获得了控制棒落棒过程中导向管内流场的压力云图、速度云图以及控制棒位移、速度-时间曲线和导向管内压强-时间曲线。与相应试验数据的对比验证表明,仿真结果与试验结果符合很好。该方法可用来计算控制棒落棒时间及最大冲击力等重要参数,为控制棒驱动线结构优化设计提供参考。     

基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置

反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。     

基于IGBT的反应堆控制棒驱动机构电源控制装置

反应堆控制棒驱动机构电源控制装置采用闭环调节技术、脉宽调制技术以及可编程控制器控制技术,控制功能完备,实现了控制电路对绝缘栅双极型晶体管的有效控制,使得控制对象上的电流线性可调节,以及电流波形下降沿时间可调节。本装置采用的新的设计方法解决了基于传统国产控制棒驱动机构控制方法设计的装置和目前国外控制棒驱动机构电源控制装置存在的相关问题,与国内外同类控制设备相比主要性能基本一致,在控制技术、设备性能、可靠性和设备总体技术性能方面均达到国外同类先进产品的技术水平。     

核电站控制棒驱动机构驱动杆组件锁紧销安装质量管理案例分析与回顾

控制棒驱动机构是核电厂反应堆冷却剂系统的主要设备之一。国内某核电项目控制棒驱动机构的制造过程中出现驱动杆组件锁紧销安装后未按设计要求进行铆操作,不满足设计规格书要求;通过调研不同堆型与同类设备制造厂,并对该事件进行分析与回顾进行反思与经验反馈,得出培育良好核安全文化的重要性。漏锁紧操作事件反映出事件相关方量保证体系的不足,事件相关方在提高设备国产化水平同时应加强质量管理和过程控制,推动我国核电的平稳发展。     

高温气冷堆控制棒驱动机构冷态落棒试验研究

高温气冷堆控制棒驱动机构是执行反应堆功率调节、紧急停堆的重要核安全设备,具有固有安全特性,当断电后,控制棒能够靠重力快速下落实现停堆。为验证控制棒驱动机构的可靠性,必须对其进行设计分析和试验验证。本文建立了全尺寸的冷态试验台架,并采用1:1的控制棒驱动机构样机,对高温气冷堆控制棒驱动机构的落棒功能进行了验证和分析。进行了多次全行程及不同高度的落棒实验,验证了落棒过程的稳定性,测定了控制棒在冷态条件下的落棒时间、落棒速度,试验结果满足规定的限值。对落棒过程进行了分析,建立了落棒运动方程式,进而得到了控制棒运行速度的解析解。理论及试验的结果符合较好,均表明本文研究的控制棒驱动机构落棒可靠具有固有安全特性,为商用高温气冷堆中的实践应用提供了理论依据。     

中国一体化反应堆核电厂创新安全壳设计研究

中国一体化反应堆核电厂(CIP)是中国核反应堆系统设计技术国家重点实验室正在开发的新一代革新型、完全一体化的压水堆,其电功率约为300 MW.CIP采用堆内一体化布置,反应堆冷却剂系统设备以及控制棒驱动机构全部布置在反应堆压力容器内.这种一体化设计消除了传统的冷却剂回路管道,消除了大LOCA事故,具有更高的安全性.本文介绍了CIP安全壳系统方案选择、安全壳设计、安全壳设计压力的确定以及安全壳结构的计算分析.     

带非能动安全系统的一体化船用反应堆研究

一体化船用反应堆可用于极地破冰船和特殊材料运输船、水下海洋观测艇、海水淡化及陆上供热等用途．其主要设计特点是：一体化反应堆。内置型控制棒驱动机构和非能动安全系统．一体化堆型结构紧凑。安全性好，并且减轻了全船的耐压要求．对一体化船用反应堆的研究。主要集中在：①一体化反应堆的研究发展和堆型的选择；②一体化船用反应堆的设计原理和安全要求；③一体化船用堆MRX的堆芯物理和热工设计；④MRX的主回路系统和设备；⑤：MRX的内置型控制棒驱动机构；⑥MRX的非能动应急余热排出系统和充水式安全壳。⑦MRX的安全分析；⑧反应堆和全船的工程模拟系统，研究中特别关注适合高温、高压、高湿度的材料研制以及海洋条件对反应堆安全性能的影响。     

中国先进研究堆控制棒驱动机构动态反向性能研究

在中国先进研究堆(CARR)调试试验期间,发现控制棒驱动机构在反向过程中存在驱动线圈与控制棒运动不同步的现象。为掌握控制棒驱动机构的反向性能参数,在主冷却剂系统运行条件下进行了控制棒驱动机构动态反向性能测试试验。试验数据和分析结果表明:驱动线圈与控制棒运动不同步是磁悬浮式控制棒驱动机构固有特性;棒位、棒速和驱动线圈通电电流大小等因素对动态条件下反向性能影响不大,且4组驱动机构动态条件下反向性能具有一致性;动态反向性能优于静态,是由控制棒驱动机构电磁力分布决定的。     

西安脉冲堆脉冲控制棒驱动机构

西安脉冲堆脉冲控制棒驱动机构是实现反应堆脉冲运行的关键设备。该机构采用滚珠丝杠副的传动方式，通过气压缸实现控制棒的脉冲发射。脉冲控制棒驱动机构具有全行程脉冲时间短、结构简单、维修方便的特点。试验表明：脉冲控制棒驱动机构最大负荷大于300N，全行程脉冲时间小于100ms，落棒时间小于1.2s，寿命大于4000次脉冲发射运行，平均无故障时间大于400次脉冲发现运行。该机构已成功应用于西安脉冲堆。