压水堆堆顶CRDM抗震支承环焊接变形的分析及控制

控制棒驱动机构(CRDM)抗震支承环是压水堆核电厂反应堆堆顶结构的重要部件之一,本文通过CRDM抗震支承环焊接变形实例,分析了焊接变形的原因及机理,并给出了焊接变形的控制措施,如设计结构优化、焊接过程控制、加工工艺优化等;通过实际加工案例证明,这些控制措施能够较好地控制CRDM抗震支承环的焊接变形.     

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...     

控制棒驱动机构的步跃冲击响应分析

基于柔性多体系统动力学理论建立了控制棒驱动机构(CRDM)三维实体有限元离散的刚-柔耦合动力学模型,用于计算CRDM在步跃冲击载荷下的响应。模型的方程采用模态缩减方法降低变形坐标维数,可以比非线性有限元方法更为高效地计算CRDM的运动曲线、冲击载荷和应力响应。此外,模型采用三维实体有限单元离散比杆单元离散方法具有更高的计算精度,不仅能准确地计算出大范围运动结果,而且可用于分析CRDM各部件的应力分布,找出局部应力偏大的部位。     

基于华龙一号反应堆堆顶结构通风系统的数值模拟方法及试验验证

一体化堆顶结构对核反应堆中控制棒驱动机构(CRDM)的线圈组件通风冷却有重要作用。本文对华龙一号反应堆的一体化堆顶通风结构建立三维模型,运用ANSYS CFX模拟研究了在不同通风量下通风结构—CRDM线圈组件之间的气流速度和压降分布情况。为了验证数值模拟方法的正确性,建立1:1通风结构试验装置,在7×10~4、8×10~4、9×10~4和10×10~4m~3/h风量下进行冷态试验研究,试验结果与模拟结果吻合良好,验证了该模拟方法的正确性。考虑流体的对流传热,在控制棒驱动机构有热源的情况下模拟一体化堆顶结构的通风冷却性能。结果表明,一体化堆顶结构能很好地满足反应堆堆顶通风冷却的要求。     

抗震分析反应谱与时程积分方法和数值分析对比研究

在核电站主设备设计阶段,通常采用反应谱分析方法或时程积分方法对设备进行抗震能力分析。为获得多个间隙造成的地震非线性因素影响,本文以控制棒驱动机构(CRDM)为例,基于ANSYS软件,采用了改进的反应谱方法进行分析,并与时程积分法进行了对比。计算获得CRDM密封壳在各个标高上的剪力和弯矩。结果表明,改进的反应谱法所获结果能体现结构地震动态特性,与时程分析方法结果基本一致,为设备抗震设计提供指导思路。     

反应堆结构三维非线性抗震分析研究

对反应堆结构抗震分析软件进行研究,编制必要的接口程序和载荷组合及敏感性分析程序,将抗震分析中的商用软件、国外引进软件和编制的载荷组合及敏感性分析程序等组合成一个软件系统。对反应堆结构三维非线性抗震分析的建模技术和分析技术进行研究,对采用三维非线性时程法进行反应堆结构抗震分析的必要性和可行性进行研究。建立反应堆结构三维非线性模型,利用ANSYS软件采用时程法中的直接积分法完成了反应堆结构抗震分析计算,给出了应力分析评定所需的载荷和控制棒驱动机构抗震鉴定试验所需的加速度时程。     

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。      

示范快堆堆顶固定屏蔽设计与试验验证进展

<正>示范快堆堆顶固定屏蔽是一箱式金属结构件。内设有8层屏蔽钢板,4层蛇纹石混凝土和1层矿渣棉等屏蔽材料。屏蔽箱体主体结构是由4个分瓣壳体组焊在一起的壳体和上顶板焊接而成的箱体,箱体内部设有沿径向分布的筋板,箱体的外裙板支承着整个堆顶固定屏蔽和安装在其上的设备重量及换料工况下施加到其上的载荷。堆顶固定屏蔽现场安装时,首先将壳体放置在堆顶固     

上支承柱组件的设计改进

通过分析反应堆堆内构件上支承柱在制造过程中由于对中不好导致焊接变形以及上支承柱组件内热电偶安装不到位的原因,提出对上支承柱组件增加止口设计和端塞等设计改进,有效地避免了同类问题的再次发生,为后续核电厂堆内构件上支承柱组件的设计提供技术参考.     

堆芯跌落事故下水力缓冲性能分析研究

对采用"水力缓冲+机械缓冲"技术的反应堆堆内构件二次支承结构缓冲性能进行分析,研究假想堆芯跌落事故(吊篮断裂)下反应堆堆内构件二次支承结构对吊篮组件的水力缓冲作用机理。基于Fluent动网格技术对吊篮组件跌落过程进行数值模拟,分析不同竖直间隙、冷却剂温度及初始流速下吊篮组件跌落过程的运动规律;基于LS-DYNA非线性动力分析程序分析跌落末端的冲击过程,研究二次支承结构水力缓冲作用效果。分析显示,堆芯跌落事故下,水力缓冲可以吸收缓解大部分跌落冲击能量,与传统缓冲结构相比,缓冲效果更佳,确保了反应堆压力容器(RPV)的结构完整性和堆芯稳定性。     

控制棒驱动机构固定钩爪打开时间的验收准则优化

基于CPR1000型核电机组中控制棒驱动机构（CRDM）供电时序、固定钩爪的动作特点以及在10台机组中的试验结果分析,发现了在机组调试启动及正常运行期间,一回路液态流体温度、压力和是否带载控制棒对CRDM固定钩爪打开时间的影响规律,并据此优化了不同工况下CRDM固定钩爪打开时间的验收准则范围。本文结论不仅可以作为同类型机组在调试启动和正常运行期间CRDM固定钩爪打开时间验收准则的参考,也可作为CRDM固定钩爪打开过程理论受力模型分析的结论参考。      

控制棒驱动机构传热机理与隔热套性能研究

控制棒驱动机构(CRDM)依靠强制冷却措施维持工作温度。本文针对CRDM复杂的轴向传热机理,基于冷热侧流动的假设建立热虹吸自然对流分析模型,计算得到轴向温度分布及隔热套内径与热虹吸传热量之间的关系曲线;同时进行验证试验,测量不同情况下CRDM内外轴向温度分布和总散热量。通过分析和试验对比证明:基于假设的分析模型能模拟实际情况,热虹吸传质传热是CRDM轴向传热的主要途径,设置隔热套能有效抑制热虹吸、减少散热量。     

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。      

Model validation and higher order sliding mode controller design for a research reactor

The paper pertains to model validation and novel higher order sliding mode controller design for a nuclear research reactor. Sliding mode controllers for nuclear reactors were reported before but higher order sliding mode controllers have added advantage of reduced chattering. As a first step of model development a simulation model of control rod drive mechanism (CRDM) has been developed using SIMULINK^®. This model has been validated with a lab based CRDM model, which is similar to Pakistan Research Reactor-1 (PARR-1) CRDM system. The nonlinear model of PARR-1 has been tuned and validated with experimental data. This model has been subsequently used for higher order sliding mode controller design and performance evaluation. Certain parameter values have also been recalculated to ensure model accuracy. Based on the validated model a robust nonlinear controller for controlling output power by manipulating control rod position has been developed and simulated. The new controller showed improved performance as compared to the classical PID controller.     

基于SWT和Hilbert的密封磁阻马达式CRDM振动信号去噪

针对控制棒驱动机构滚轮振动信号采集过程受到噪声干扰的问题,提出了小波半软阈值（SWT）和Hilbert变换法相结合的去噪方法。该方法首先利用小波半软阈值算法在时频域对滚轮振动信号进行降噪处理,然后进行Hilbert变换求出其包络谱,分析寿命试验与缺陷验证试验中不同的滚轮振动信号。试验结果表明,该方法可有效消除噪声对振动信号的干扰,证明了小波半软阈值与Hilbert变换相结合的方法在驱动机构滚轮状态识别和故障诊断中的有效性,为驱动机构的状态判别提供了理论支持。     

BWR control rod drive system aging

This Phase I Nuclear Plant Aging Research (NPAR) study examines the aging phenomena associated with BWR control rod drive mechanisms (CRDMs) and assesses the merits of various methods of “managing” this aging. Information for this study was acquired from (1) the results of a special CRDM aging questionnaire distributed to each U.S. BWR utility, (2) a first-of-its-kind workshop held to discuss CRDM aging and maintenance concerns, (3) an analysis of the Nuclear Plant Reliability Data System (NPRDS) failure cases attributed to the control rod drive (CRD) system, and (4) personal information exchange with nuclear industry CRDM maintenance experts. The report documenting the findings of this research, NUREG-5699, will be published this year.Nearly 23% of the NPRDS CRD system component failure reports were attributed to the CRDM. The CRDM components most often requiring replacement due to aging are the Graphitar seals. The predominant causes of aging for these seals are mechanical wear and thermal embrittlement. More than 59% of the NPRDS CRD system failure reports were attributed to components that comprise the hydraulic control unit (HCU). The predominant HCU components affected by the effects of service wear and aging are valve seals, discs, seats, stems, packing, and diaphragms.     

核反应堆控制棒驱动机构故障检测仪研制

以控制棒驱动机构为研究对象,基于机构结构噪声检测原理,自主研发了一套故障检测仪,并在试验台架模拟控制棒驱动机构上进行了测试分析,测试结果表明该检测仪可实现控制棒驱动机构的故障鉴别,为核反应堆控制棒驱动机构的安装调试和检修提供了一种科学有效的故障检测手段。      

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。     

控制棒驱动机构响应时间测试与数据分析

针对控制棒驱动机构（CRDM）机电响应时间快且测试环境存在噪声干扰等问题,搭建了一套集PXI数据采集硬件平台和MATLAB数据分析的快速机电响应时间测试系统,能够实现对高频控制棒棒位实时信号的快速采集。利用滑动平均滤波和分区间拟合方法对棒位位移信号进行滤波和拟合,并利用快速傅里叶变换（FFT）频谱分析法验证去噪效果。结果表明,本套测试系统能被成功应用于钍基熔盐液态堆（TMSR-LF1）第一停堆系统CRDM的机电响应时间测试中,在可行性、可靠性和可用性等方面均满足CRDM机电响应时间测试要求。