燃料组件结构参数对于控制棒组件落棒缓冲效果的敏感性分析

压水堆控制棒落棒水力缓冲过程主要依靠导向管下部缓冲段结构实现。燃料组件缓冲段结构参数的选取对于落棒缓冲效果影响较大。基于水力学基本公式构建的落棒缓冲理论模型,运用数值计算的方法研究缓冲段结构参数,如导向管与控制棒环形间隙、轴肩螺钉流水孔径与长度等对落棒水力缓冲效果的影响情况。总结出落棒缓冲影响规律,可作为燃料组件导向管结构设计的参考。     

秦山核电厂控制棒驱动线设计

本文简要介绍秦山核电厂控制棒驱动线的设计依据、设计要求以及试验研究。在驱动线设计中必须考虑控制棒导向、部件间的定位和对中、水力学设计、落棒缓冲以及驱动轴与压紧部件的整体吊装等。分析和试验结果表明所设计的驱动线满足各项性能指标。     

控制棒驱动线缓冲结构碰撞缓冲过程分析方法

采用典型的缓冲结构探讨了连续碰撞力模型在缓冲结构与承载部件碰撞过程中的应用,同时对比了流体可压缩水力缓冲模型与流体不可压缩水力缓冲模型在应用时的区别。分别结合连续碰撞力模型与2种水力缓冲模型,进行了综合的计算分析方法研究,将计算结果与试验数据进行了对比。连续碰撞力模型与流体可压缩模型的组合更适用于活塞式水力缓冲结构。     

控制棒组件置换策略优化研究

目前国内在运核电厂控制棒组件并未考虑置换策略,控制棒组件在堆内位置固定,由于控制棒组件功能不同导致承受辐照不均匀,控制棒吸收体材料在辐照下发生肿胀及蠕变,影响电厂安全运行。使用控制棒组件工程分析评价程序CRABE V3.3对CPR1000核电机组控制棒组件设计寿命进行评价,通过对比分析控制棒组件置换策略对寿命的影响发现,若采用置换策略,功率调节棒组件设计寿命可显著提高至目前寿命的2倍以上,温度调节棒组件设计寿命也有明显提高。因此,在充分考虑电厂大修的实际情况下,通过优化控制棒组件在机组内置换策略,增加控制棒组件使用年限,从而提高机组安全性及经济性。     

新控制棒组件抓具设计简介

本文主要介绍适用于AFA3G燃料组件的新控制棒组件抓具的设计特点,尤其是通过采用自锁机构实现安全操作新控制棒组件的原理。     

超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究

为验证超临界压水堆改进型控制棒组件能否实现预期水力缓冲功能,采用计算流体力学分析软件Fluent、基于6自由度（6DOF）模型的铺层法动网格技术,对其落棒过程进行研究,分析了控制棒组件落棒时间和落棒末速度。结果表明：相比改进前的设计,改进型控制棒组件落棒时间虽有所增大,但仍然能满足安全要求;落棒末速度大幅下降,落棒冲击力降低,从而能够保证控制棒组件及燃料组件的结构完整性。改进型控制棒组件的设计能够实现预期的水力缓冲功能,可用于超临界压水堆堆芯设计。     

秦山核电厂控制棒驱动线热态静水试验

控制棒驱动线热态静水试验是秦山核电厂工程设计中一项规模较大的综合性试验。整个驱动线是由磁力提升驱动机构、导向筒组件、燃料组件和控制棒组件等构成,并配有葛莱码棒位指示器和驱动机构电源控制装置。驱动线各部件尺寸采用全模拟,除燃料芯块外,其它材料、尺寸和工艺与产品完全一致。通过热态试验,验证控制棒组件在驱动线方向是否运转自如,全行程落棒时间是否不大于2s,导向管水力缓冲效果是否良好,及基结构、材料、工艺、性能等是否满足设计要求。     

CRDM钩爪组件缓冲轴的动力学分析

采用理论结合试验的方法,对控制棒驱动机构(CRDM)缓冲轴在驱动杆下插时所经历的续流、剩磁、水力缓冲以及最后的撞击过程进行动力学分析,计算出缓冲轴在与保持磁极发生撞击时的初速度和平均冲击加速度,为CRDM缓冲结构的设计及强度校核提供准确和可靠的输入参数。     

模块式小堆控制棒导向组件设计分析

通过对模块式小型堆（ACP100）反应堆结构特点进行分析,提出了开式管束型长行程连续导向的控制棒导向组件设计。对导向组件进行力学分析、流场分析以及试验验证,结果表明导向组件摩擦力小、抗变形能力强、抗流场扰动强、运行可靠,满足ACP100的功能要求。      

控制棒组件落棒时间与历程计算

控制棒落棒时间是保证核电站安全运行的重要参数之一。本文在已有研究成果的基础上对落棒的计算分析了进一步的研究，主要的方法是：采用直接约束法处理接触问题，用反力构造法确定碰撞力；用理论及数值分析完成流体阻力计算等。在此基础上，编制了控制棒落棒分析有限元程序CRFD，并针对秦山600MW反应堆控制棒驱动线给出了试算结果。     

高温气冷堆控制棒缓冲器的分析与试验验证

高温气冷堆控制棒缓冲器是缓解极端事故工况下驱动线断裂产生控制棒跌落冲击的塑性变形吸能设备。利用经典圆柱壳轴压吸能模型设计出一种满足实际工况的薄壁壳结构,采用J-C本构模型,利用ABAQUS/explicit对该薄壁壳结构及控制棒建立有限元模型来模拟碰撞过程。基于分析结果,设计并进行了控制棒跌落试验。试验结果表明,全尺寸缓冲器受等重试验棒冲击后发生稳定渐进屈曲,有效缓冲了控制棒跌落冲击,其底部石墨结构未发生破坏,同时分析结果表明试验模型能包络代表实际反应堆中的跌落情况。     

铀棒栅临界实验装置水堆安全棒系统结构设计及实验验证

为满足核安全法规的要求和铀棒栅临界实验装置水堆紧急停堆的需要,设计了8根镉棒并排组成的安全棒,采用电磁铁断电以实现快速下落,达到紧急停堆的目的。经实验验证,该系统性能稳定可靠、重复性好,安全棒价值为1.125×10^-2 Δk/k,快速下落时间为(0.363±0.002) s,满足核安全法规的要求,为铀棒栅临界实验装置水堆的安全运行提供了保障。     

压水堆驱动线落棒历程计算

控制棒落棒性能验证是核电厂安全分析的重要部分,研制驱动线落棒历程计算程序有利于验证和改进控制棒驱动线设计。基于驱动线结构特点,分析运动组件的受力情况并进行分解,选择理论或数值方法逐一求取各分力的瞬态值,从而建立驱动线落棒历程的循环步进计算程序。利用秦山核电二期工程驱动线落棒性能试验数据对理论模型和程序计算结果进行对比验证。结果证明：所建立的驱动线落棒历程计算程序适用于压水堆驱动线系统,能正确地对运动组件落棒受力与运动历程进行模拟。     

CANDU重水反应堆钴调节棒组件结构设计

利用秦山三期CANDU重水反应堆生产⁶⁰Co放射源具有活度高、产量高、成本低等优点。CANDU重水反应堆原有的21个不锈钢调节棒组件改成同样数量和位置的钴调节棒组件后,在保持原来调节棒功能的条件下,利用⁵⁹Co吸收中子转变为⁶⁰Co,生产放射性钴源。本工作详细阐述了钴调节棒组件设计要求及结构设计过程中与各种设计接口之间的关系,并通过对设计的钴调节棒组件进行结构完整性分析、提插棒时间分析及跌落事故分析,论证了其在重水反应堆内运行的安全性。经反应堆成功运行经验证明,钴调节棒组件结构设计安全可靠。     

钠冷快堆控制棒分段设计研究

在钠冷快堆中,反应堆运行时的反应性补偿和停堆安全主要由控制棒来实现。当前的钠冷快堆设计中,一般含有安全棒、补偿棒和调节棒。其中,补偿棒中10B的富集度较高,使补偿棒的燃耗较高,且发热量较大,并造成周围燃料组件功率峰因子偏大。本文提出一种分段设计方案,可用于改进上述缺点。该方案相比于传统方案,控制棒发热减小约30%,控制棒燃耗减小50%,并能有效改善周围燃料组件的功率峰因子,控制棒更换周期可提升1倍。     

Research on Segment Design of Control Rod in Sodium-cooled Fast Reactor

In sodium-cooled fast reactors, control rods are commonly used to compensate for the excess reactivity and shut down the reactor. The traditional sodium-cooled fast reactor design consists of the safety rod, shim rod and regulating rod. The 10B enrichment of the shim rods is relatively higher, which unavoidably increases the burnup, the heat generation and the power peak factor of the fuel assemblies around the shim rods. To solve this issue, the segment design of control rods was proposed. Compared with traditional design, the new design can significantly reduce the heat generation by about 30 percent and burnup of control rods by about 50 percent, as well as improve the power peak factor of the fuel assemblies around the shim rods. The replacement cycle of the control rods can be extended by time.     

运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈

从1992年至2012年的我国核电厂以及其他国家核电厂的运行事件资料中,收集了17起与控制棒组件及其驱动机构相关的异常事件,对其进行了统计和分类,并分析了控制棒肿胀或燃料组件变形的影响、驱动机构焊缝的泄漏或渗漏、控制棒棒控系统的可靠性几个重要问题,提出了一些经验反馈的建议.     

控制棒驱动机构的电磁设计计算

步进磁力提升式控制棒驱动机构的电磁设计计算包括磁场力计算和3种电磁铁磁动势与其线圈长度的设计计算。本文以提升磁铁与提升线圈为代表,介绍了电磁设计计算的基本原理和方法。     

控制棒驱动机构下部Canopy焊缝封堵组件设计与分析

在某些因素的影响下,少量压水堆核电站控制棒驱动机构(CRDM)下部Canopy焊缝区域会发生破损泄漏。通过在焊缝外部安装封堵组件,能有效预防、封堵和遏制破损焊缝的进一步泄漏。本文针对该组件的结构特点,分析关键零件的受力情况,利用有限元软件验证该组件的封堵效果。结果表明,该组件能有效降低焊缝区域的应力水平。同时,通过对比分析预紧力、配合面角度和摩擦系数等因素对焊缝应力水平的影响趋势,得出了各因素的影响关系曲线和最佳参数。所分析数据可应用于结构设计、加工制造和装配工艺,使该组件达到最佳的封堵效果。