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。      

基于有限元法的控制棒驱动机构电机密封壳电磁特性研究

采用有限元方法对控制棒驱动机构电机密封壳电磁特性进行研究,通过分析不同密封壳材料导磁性能、结构尺寸等因素下的电机输出转矩结果,研究各因素对电机电磁特性的影响规律。研究结果表明,有限元分析方法可较为准确地获取驱动机构电机密封壳的电磁特性,大幅减少设计时间,降低样机试验成本。     

可动电磁型控制棒驱动线可靠性增长试验及改进研究

针对可动电磁型控制驱动机构，采用单组控制棒驱动线，轴向1:1的模拟组件，模拟实堆条件下开展控制棒驱动线可靠性增长试验，寻找薄弱环节，并通过驱动机构的失效事件，分析获得了失效机理，针对性地进行优化改进。最后在复用原试验样机的基础上重新进行试验验证。结果表明，可动电磁型控制棒驱动线可靠性增长试验可寻找出驱动机构的潜在不足，经过改进设计后提高了原驱动机构的运行寿命。      

CARR控制棒驱动机构试验样机电磁力研究

为获得中国先进研究堆(CARR)控制棒驱动机构电磁力及电磁场分布,对控制棒驱动机构进行了受力分析,设计制造CARR控制棒驱动机构试验样机。在试验样机上进行了电磁力试验,使用有限元分析软件Ansoft Maxwell对试验样机电磁场及电磁力分布进行仿真分析,计算得到了试验样机磁感应强度分布曲线和电磁力分布数据,以及永磁体磁场对电磁场的影响和结构参数对电磁力的影响。仿真结果与试验值符合较好,研究结果为CARR控制棒驱动机构电磁力研究和同类型控制棒驱动机构设计提供了参考。     

秦山核电二期工程反应堆控制棒驱动机构设计

秦山核电二期工程控制棒驱动机构的设计,参考了大亚湾核电站控制棒驱动机构的结构设计特点,采用直线步进式磁力提升机构.本文介绍了秦山核电二期工程控制棒驱动机构的设计规范和设计准则,驱动机构结构特点及工作原理、设计计算及设计验证等.通过秦山核电二期工程1#机组的安装、调试和运行,表明该机构设计合理,运行可靠,其性能完全满足秦山核电二期工程的设计要求.     

压水堆控制棒驱动机构用球轴承的结构设计

针对压水堆控制棒驱动机构用球轴承的工作特点,在研究设计中分析讨论了在该种轴承结构设计中需要考虑的问题。其中包括轴承各结构参数的合理选择,轴承游隙与接触角之间的关系,分析了装配精度和转矩监测。通过分析和试验,初步了解了该种轴承的运行特性。     

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。     

可移动线圈电磁驱动控制棒快速落棒实验研究

可移动线圈电磁驱动机构是一种新型的反应堆控制棒驱动机构.对该型控制棒驱动机构本文进行了快速落棒实验,得到了各种工况的落棒时间和特性.还分析了造成落棒特性差异的原因,总结出了快速落棒的规律.结果表明:控制棒可移动线圈电磁驱动机构样机断交流时的落棒时间比断直流的时间长;控制棒落棒时间随着配重的增加而缩短;断电后电磁线圈中的剩余电流对落棒时间有较大的影响,断交流比断直流时的落棒时间增加300～700ms     

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。     

控制棒新型电磁驱动机构性能实验研究

介绍了反应堆控制棒的一种新型电磁驱动机构,其电磁铁线圈吸引于密封筒内的衔铁,衔铁与驱动对象相连;当密封筒外的电磁铁线圈在驱动机构的带动下移动时,密封筒内的衔铁与驱动对象随之移动。论述了对该机构进行的刚度实验、承载极限实验、断电反应实验、温升实验及原理整机实验,并给出了实验曲线及数据结果,对其特点进行了综合评价。     

Numerical Simulation Approaches to Evaluating the Electromagnetic Loads on the EAST Vacuum Vessel

Numerical simulation approaches are developed to compute the electromagnetic forces on the EAST vacuum vessel during major disruptions and vertical displacement events, with the halo current also considered. The finite element model built with ANSYS includes the vacuum vessel, the plasma facing components and their support structure, and the toroidal and poloidal field coils. The numerical methods are explained to convince of its validity. The eddy current induced by the magnetic flux variation and the conducting current caused by the halo current are also presented for discussion. The electromagnetic forces resulting from the numerical simulation are proven to be useful for structure design optimization. Similar methods can be applied in the upgrades of the EAST device.     

Calculation and Optimization of ITER Upper VS Feeder Under an Electromagnetic Load

The upper vertical stability (VS) feeder is a part connected to the upper VS coil by a welding joint.The function of the feeder is to transfer current and coolant water to the VS coil.A giant electroma...     

Design and research of magnetically levitated testbed with composite superconductor bearing for micro thrust measurement

A high temperature superconducting (HTS) magnetically levitated testbed has been developed for the steady thrust measurement of miniature ion electrospray thruster.The structure of the testbed mainly consists of an HTS composite bearing,a magnetic shielding plate,an active electromagnetic brake and a laser displacement sensor.The steady thrust is described as a function of the equilibrium angle displacement of the floating frame.Furthermore,the mechanical behaviors of HTS composite beating were studied via finite element simulation and experiments,which include the load capacity,levitation stiffness and background noise.The results show that the thrust testbed can keep in low noise and have a load capacity up to 4 kg.According to the ignition testing of the electrospray thruster,the thrust force of 25.2 μN was measured by the testbed,which is close to the design value of miniature ion electrospray thruster.     

Electromagnetic Analyses of ITER Lower ELM Right Bottom Corner

ELM(edge localized mode) coils are key components of ITER that suppress the edge localized mode phenomenon. A giant electromagnetic force is generated during normal operations by the current flowing in the ELM coils interacting with the external background field. The Lorentz force will induce Tresca stress in the ELM coils. If the load goes beyond the allowable threshold, the coils can hardly satisfy the safety requirements. The right-hand bottom corner was chosen to perform our electromagnetic analyses. Based on the Maxwell equation, the detailed magnetic field and Lorentz force were calculated. By use of the finite element software ANSYS,the Tresca stress was extracted and evaluated based on our analytical design. The present analysis aims to verify the feasibility of the current design. It can also serve as guidance for fabrication and structural optimization.     

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。     

Electromagnetic load calculation of the ITER machine using a single finite element model including narrow slits of the in-vessel components

We evaluate electromagnetic (EM) loads on the main systems of the ITER machine using a single finite element model. The 20° sector of the full ITER machine includes the main in-vessel components as well as the vacuum vessel. Narrow slits of the in-vessel components are effectively modeled by using the element splitting method without significant increase of computation memory and time as well as without sacrificing the accuracy. Furthermore, the halo current is taken into account at the same time together with the plasma current. To apply both currents concurrently, dedicated conversion codes are utilized to transfer the plasma simulation results by DINA to the electromagnetic analysis by ANSYS-EMAG used here. The electromagnetic loads on the ITER machine are calculated for various disruption scenarios. Investigation on the analysis results is made to find the worst plasma disruption case and the design-driving load component for each system as well as to compare load contribution from eddy and halo currents. The effect of the narrow slits on load reduction is also examined.     

非岩性地基条件下核岛厂房-桩-土非线性动力相互作用特性研究

采用核电厂核岛厂房-地基相互作用高性能大规模计算方法,建立了同时考虑钢制安全壳、附属厂房、桩基础以及覆盖层地基的第三代核电厂整体精细化模型,结合了考虑覆盖层非线性效应的粘弹性边界的地震波动输入方法,开展了地基模型尺寸、桩基单元类型、桩-土接触效应等对核岛厂房地震动力响应影响的研究,建议了地基尺寸的合适范围。结果表明:桩基处理方案与覆盖层地基结果相比,厂房水平方向楼层反应谱峰值频率向高频方向发生较大偏移;采用实体单元模拟的桩基能更准确地反应楼层反应谱(FRS)的规律;桩-土接触面对厂房楼层谱影响不大,却对桩基自身的应力分布有着显著改变。     

模拟水环境下的压紧弹簧刚度试验及计算模型的研究

在模拟水环境下,对堆内构件压紧弹簧的缩比试样进行了刚度试验,并与有限元模拟、基于小扰度理论模型和大扰度随动模型的分析结果进行比较分析。结果表明,当摩擦系数按文献实验测值0.189取值时,有限元模拟、基于小扰度的理论模型和大扰度随动模型计算所得的刚度值均与试验所得的相近;卸载稳定段的刚度均明显小于加载稳定段的,是加载时的0.6倍左右。有限元模拟分析进一步阐明,在压紧弹簧变形过程中,压紧弹簧的截面存在转动,它与垫板之间的接触点并不是固定的,在加载和卸载过程中存在来回的径向位移。并且压紧弹簧接触面上的摩擦力方向是相反的,使得压紧弹簧在加载和卸载过程的刚度存在较大的差别。较小扰度理论模型、考虑压紧弹簧截面转动和接触点径向位移的大扰度随动模型所得的结果与有限元模拟更为接近。