秦山核电二期工程反应堆吊篮结构的流致振动响应计算

采用实验与理论相结合的方法,计算吊篮在动水中随机响应.首先,利用15吊篮结构模型试验所获得的脉动压力功率谱,经归一化折算为原型堆的脉动压力功率谱,作为计算的输入载荷--力函数;其次,采用静水中吊篮结构振动特性计算所获得的特征值(频率,和特征向量,振型),得到结构的力-位移传递函数矩阵;最后,根据随机振动响应的计算方法,由力函数与传递函数矩阵算出吊篮的均方根位移.     

基于中子噪声分析的某核电厂堆芯吊篮梁型振动特征研究

研究了基于堆外电离室中子噪声信号监测压水堆核电厂反应堆吊篮的方法,通过计算电离室中子噪声的互功率密度谱、相干和相位,分析得到了堆芯吊篮梁型振动的频率;利用该方法,计算获得了某正常运行状态下压水堆核电厂换料周期内堆芯吊篮梁型振动频率和中子噪声功率谱幅度的变化趋势,结果说明了在反应堆正常运行状态下,随着堆芯燃耗的增加,吊篮梁型振动频率发生了微小漂移,频率变小,该频率处中子噪声功率谱幅度变大。     

某核电厂吊篮梁型振幅偏大问题分析与诊断

通过对方家山、宁德核电机组多个燃料循环周期的堆外中子噪声信号进行分析,得出了吊篮梁型振动频率和幅度的特性。将此特性应用到其他核电机组,发现某核电机组吊篮梁型振幅偏大。对该机组吊篮梁型振动频率和幅度的变化趋势、频率的漂移量、幅度的增长率进行分析与诊断,判断吊篮并没有发生明显的支撑劣化情况,并给出了该机组可继续运行的条件。      

反应堆吊篮在正常和劣化支撑条件下的振动模态特性

反应堆正常运行时,吊篮组件受到冷却剂的作用而诱发振动,往往会造成吊篮及其支撑结构发生疲劳破坏或松动脱落,危及反应堆的安全。通过长期对运行中的反应堆吊篮振动特性的监测发现:随着反应堆的运行,吊篮的固有频率,特别是梁式频率会发生较大的变化,而常规吊篮模态的计算方法是无法模拟和预测该梁式频率的变化规律。针对该问题提出了在劣化支撑条件下吊篮结构模态分析的计算方法和力学模型,该方法准确模拟了不同的劣化状态下吊篮的约束边界。以国内某堆型的吊篮结构为研究对象,分别计算了在空气和静水中支撑条件劣化5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%时的振动模态,并与国外学者相关研究的试验结果进行对比,结果表明:本文提出的反应堆吊篮在劣化支撑条件下的振动模态计算方法与相关研究的试验结果趋势一致,吻合较好。因此,该计算模型是合理、可行的,能够满足工程计算分析的需求。     

吊篮流致振动响应的数值计算

将流体和结构作用力分成与结构运动有关的流体作用力和与结构运动无关的作用力.与结构运动有关的流体力可以看成与结构惯性力、阻尼力和刚度力呈线性关系,并分别用附加质量、附加阻尼和附加刚度与结构的加速度、速度和位移的乘积表示;通常,附加阻尼、附加刚度比较小,可以忽略不计,主要考虑附加质量.与结构运动无关的流体作用力用CFD技术计算流场压力获得.最后用时程积分计算结构的响应.用该方法对秦山核电站二期1:5模型的吊篮进行计算,结果表明,对于流体产生的宽带激励,结构以其固有频率进行响应,主要以吊篮的一阶梁式频率作为响应的频率;实验和计算的响应统汁值保持在3.1倍范围内.因此,该方法可用于实验前的预估.     

反应堆吊篮振动特性边界条件研究

对秦山核电厂二期600 MW反应堆及CAP 1400反应堆空吊篮在空气中和静水中振动特性的边界条件进行研究。吊篮结构采用实体建模,流体结构采用流体单元模拟。本研究分别用弱贴紧、中度贴紧和强贴紧来模拟法兰与容器支承台阶之间不同的贴紧状态,用弱摩擦、中度摩擦和强摩擦模拟法兰与容器支承台阶之间受到的不同摩擦力。研究表明,秦山核电厂二期600 MW反应堆空吊篮在静水中的边界条件比空气中的强,CAP 1400反应堆空吊篮在空气中与静水中的边界条件一致;压紧弹性环的预紧力和吊篮法兰所受到的摩擦力对吊篮结构固有频率有一定影响。     

反应堆吊篮水流振动研究和分析

应用流-固耦合理论推导相似准则和模型设计。在反应堆1:10模型上进行了堆芯吊篮结构的空气和静水中模态分析试验,获得动态特性。在反应堆1:5水力回路上进行吊篮水力振动试 验,测得了流体对吊篮表面脉动压力、加速度、应变等信号与流量关系。经信号处理后获得了流体载荷谱及各种响应参数。在这两个试验基础上对流-固耦合与流致振动定量分析,导出吊篮水流振动理论计算方程。计算了秦山核电厂300MW的吊篮水流振动的响应,结果与试验相符合。试验分析结果表明吊篮水流振动在寿期内是安全的。     

反应堆吊篮流致振动响应分析中的理论研究

在秦山核电二期工程设计中,采用了实验和理论分析结合的方法对堆内构件流致振动问题进行研究其中,吊篮流致振动理论分析使用了一种特殊的方法：本文介绍了该方法的分析过程．推导了其理论基础．提出了使用限制条件．并对其在秦山二期工程中的适用性进行了研究。本文认为．该方法有一定的理论依据．如能满足文中提出的前提条件,可应用于工程设计。秦山二期的工程实际在同时满足这些前提条件上可能存在一些局限性．在激励谱的特性、阻尼和非线性因素影响等方面应开展进一步的理论和工程应用研究。     

基于压力容器振动信号分析的堆芯吊篮壳型振动特性研究

核反应堆堆芯吊篮的振动状态直接关系到堆芯的安全运行,但堆芯吊篮处于高温和强辐照环境下,无法直接在吊篮上布置传感器测量其振动。本文利用安装在压力容器上的加速度计间接监测吊篮的振动,通过对多核电机组压力容器振动信号相干谱、自功率谱和互功率谱进行分析,获得吊篮壳型振动频率和振幅,并将分析结果与秦山核电厂二期1号机组试验实测值进行比较,分析结果与试验结果相近。研究表明通过对压力容器振动信号的监测与分析,能够有效识别堆芯吊篮壳型振动特性,为吊篮状态评价提供基础。      

大涡模拟在计算反应堆吊篮流体激励力中的应用

用大涡模拟(LES)方法计算了秦山核电站二期1:5模型实验的压力容器和吊篮之间环腔内的流场,获取了流体作用在吊篮上的流体压力,研究了Smagoriksky亚格子应力模型中的Smagoriksky系数对结果的影响:同时研究了流速对压力的影响以及压力沿空间的分布.结果表明,随着Smagorinsky系数增大,所得的压力均方根值(RMS)减d,0与实验结果相比较,秦山核电站二期模型环腔内的流场模拟smagorinsky系数取.018比较合适,计算的脉动压力RMS与实验相吻合,在湍流发展充分的区域,流体压力功率谱密度计算值和实验值保持在同一个量级.     

核反应堆吊篮振动引发中子噪声的实验研究

利用临界装置,开展了吊篮振动引发中子噪声实验研究.在反应堆稳定运行工况下,采取随机信号、窄带扫频和单频3种激励方式激励吊篮振动.在最大激励力下,吊篮最大振幅21μm,主要振幅在3～10μm.对中子噪声频谱分析显示,本底中子噪声信号频谱幅度随频率近似呈指数衰减.对临界装置的吊篮,振动引发的中子噪声频谱主要分布在数十Hz以上,容易分辨.研究中采用了高通数字滤波技术,改善了对特征频率的观察和识别.随机力激励吊篮,激发出了吊篮和围板的低、中频振动引发的中子噪声特征谱;窄带扫频激励吊篮,在20Hz～70Hz范围的扫频窄带内,中子噪声频谱主要出现70Hz以上的特征谱线,在70Hz～110Hz范围内,主要出现低于扫频窄带频率的特征谱线,在110～180Hz范围内,主要出现125Hz左右的特征谱线,从180～190Hz起的窄带扫频中,只能激励125Hz左右的特征谱线;30Hz～150Hz频率范围内单频激励吊篮,主要出现几个特征谱峰.由此鉴别出吊篮振动模态频率为76.2、125.0、181、215、239.7Hz.     

CEFR堆芯围桶开孔处温度场及流场分析

应用CFX对堆芯围桶开孔处温度场及流场进行模拟计算并对结果进行分析。利用模型Ⅰ、Ⅱ分别计算得到堆芯围桶开孔处的温度场及流场,并得到在正常工况下堆芯围桶开孔处钠的流动方向。计算验证了事故余热排出系统（CAPX）水台架的试验结果,为CEFR堆芯围桶开孔的安全分析打下基础。     

用涡格子CFD方法研究反应堆堆芯元件流致振动的流体力学机理

将反应堆堆芯元件简化为圆柱排列,用涡格子CFD(计算流体力学)方法对其中基本并列双圆柱元素进行数值研究.利用这种方法直接计算出涡的对流和扩散,通过对流场中涡运动的物理机理的计算与描述,得到流体运动绕流双圆柱作用力的变化,揭示出堆芯元件的流致振动流体力学机理.     

反应堆吊篮在泵致脉动压力载荷下的响应研究

反应堆结构的流致振动问题一直受到核工程界的广泛关注。主泵的泵致脉动压力是一个重要激励源,其将导致反应堆吊篮等部件周期性振动,长期运行会导致结构的疲劳损坏。为研究新设计的“华龙一号”反应堆吊篮在泵致脉动压力作用下的振动响应,本文首先分析反应堆吊篮所受的泵致脉动压力,而后建立吊篮有限元模型,对其在泵致脉动压力载荷下的动力学响应进行研究,并综合考虑湍流激励,评价吊篮在堆内构件流体作用下的整体影响。应力分析表明,吊篮各位置流致振动的最大应力强度小于疲劳应力限值,结构是安全的。但对于新设计的反应堆,或反应堆冷却剂系统更换新的主泵,则反应堆吊篮及堆内构件的泵致振动需受到重视。     

低温堆中间回路循环泵隔振设计研究

低温堆作为船用核动力装置使用时,中间回路循环泵选用低转速变频泵。本文针对该泵开展隔振系统设计研究。通过理论分析研究了管道刚度对系统频率的影响,获得了保证泵机组正常运行的隔振系统参数范围。通过有限元数值分析,研究了隔振形式、隔振器参数等因素对泵机组隔振性能的影响。结合正常运行与隔振性能要求提出了低转速变频泵隔振系统的设计方法。结果表明,低温堆中间回路循环泵采用浮筏隔振系统时,通过合理选择隔振器刚度,可使隔振系统的固有频率不在泵机组工作频率范围内,同时具有良好的隔振性能。     

中国实验快堆辐照容器组件流致振动实验

在水力实验台架上利用DASP-V10振动测量系统对中国实验快堆结构材料辐照容器组件进行流致振动实验。通过实验,得到组件前5阶固有振动特性(固有频率、振型)及额定流量工况(0.6m3/h)和120%额定流量工况下组件的振动响应及动态应变响应。实验以固有振动特性测量结果来指导开展组件在运行工况下的流致振动实验,并根据得到的流致振动结果结合组件固有振动特性从振动力学原理上阐述了辐照容器组件共振现象的产生及其对组件运行的影响。     

CARR堆反应堆厂房结构分析与密封设计

CARR厂房为典型短周期结构,是由不同结构形式和不同材料结构单元构成的复杂结构体系.部分结构整体内力分析采用Algor程序,厂房结构局部应力分析采用ANSYS程序,预应力混凝土结构计算采用PREC程序.分析计算表明,结构的最大位移发生在侧墙的中部,打压状态下的位移量约为2.28mm.应力较大的部位发生在顶板与侧墙、侧墙与楼板交接部位及两面侧墙的交角处,最大应力为2.7MPa.大梁计算挠度为13.5mm,反拱值为7.5mm,预应力度为0.745.为了控制钢筋混凝土构件的裂缝,屋面部分采用预应力混凝土结构.选用环氧树脂加玻璃布涂装衬里为密封厂房的内衬方案.     

5MW低功率堆堆本体结构抗地震分析

用谱分析法分析了低功率堆堆本体抵御七度和八度地震的能力,并与实验相结合,讨论了基础对结构动力特性的影响。将基础考虑为弹性支撑,求出结构在实际状况下的响应。并用此结果校核了地脚螺栓的强度。最后评述了堆本体的抗地震能力。     

空气中吊蓝结构的振动特性分析

由于反应堆吊蓝结构复杂,采用有限元法对其进行动力分析时,很难直接对结构的所有细节都作真实模拟。为此,根据吊蓝结构及动力分析的特点,对吊蓝结构的支承边界条件和局部复杂结构作了必要的简化,建立了两类简化模型。同时,计算了两个试验模型的振动特性。经对计算频率值与试验实测频率值的比较表明：本吊蓝支承边界条件及局部结构的简化方法是合理、可行的。