PWR燃料组件定位格架夹持力辐照松弛的研究

PWR 燃料组件定位格架夹持力在辐照场中的松弛行为是定位格架设计中值得重视的问题。本文介绍了定位格架夹持力辐照松弛研究中几种适用的测量方法及其特点,如在实验室研究中测定位格架弹簧力的松弛,在辐照后的17×17验证组件中测燃料棒在栅元中的移动力和滑动力、在抽出燃料棒的空栅元中测栅元摩擦力及栅元尺寸等方法。经比较,各种方法测得的结果基本一致。根据实测结果,还分析了定位格架夹持力辐照松弛的主要影响因素,如快中子积分通量、材料、几何形状、热处理制度及燃料棒直径变化等。说明对新设计的定位格架进行真实工况下的堆内辐照试验颇有意义。     

秦山核电厂压水堆燃料组件定位格架设计

秦山核电厂压水堆燃料组件定位格架是六点支撑15×15排列弹簧定位格架。文中列出了设计依据和要求,介绍了计算和试验的结果,并详细地从物理、热工、水力、机械几个方面评价定位格架的设计。     

Zr-4合金定位格架电子束焊接工艺研究

介绍了应用真空电子束焊接方法对Zr-4合金定位格架进行的焊接工艺研究。通过焊接工艺试验,焊缝组织的金相检验,X射线探伤对焊缝缺陷的检验,选出了满足设计要求的焊接工艺。结果表明Zr-4合金定位格架应用真空电子束焊接是可行的。     

Zr-4合金定位格架电子束焊接工艺研究

介绍了应用真空电子束焊接方法对Zr-4合金定位格架进行的焊接工艺研究。通过焊接工艺试验,焊缝组织的金相检验,X射线探伤对焊缝缺陷的检验,选出了满足设计要求的焊接工艺。结果表明Zr-4合金定位格架应用真空电子束焊接是可行的。     

压水堆燃料组件方形定位格架结构设计、工艺特点和性能评价

定位格架是压水堆燃料组件的重要部件,其设计优劣直接影响到反应堆的经济性和安全性。方形定位格架设计与研究历时八年之久,先后设计出几种结构形式的定位格架。热工、水力和力学等堆内外试验证明,其中一些结构形式的定位格架基本满足设计要求,在定位格架上方设置交混翼,使热工性能明显改善,与无交混翼格架相比,临界热流密度提高20%以上,这些定位格架均可以在工程上使用。     

300MW燃料组件定位格架导向翼三维流场分析

从三维流场分析角度验证了300MW燃料组件定位格架导向翼初步设计改进方案的合理性,采用流体计算软件对燃料组件定位格架或棒束定位格架进行计算,比较导向翼修改前后的定位格架水力特性和导向翼周围流场的变化,为实际工程应用提供了依据。     

燃料组件精细化定位格架模型开发及评价

为提高燃料组件子通道内两相局部参数预测的准确性,本文基于分布式阻力方法建立精细化定位格架模型,选用合适的摩擦阻力表达式,对格架上的交混翼进行精细化建模,采用Carlucci湍流交混模型计算湍流交混速率,引入阻塞因子计算由定位格架引起的湍流交混效应,并将建立的精细化定位格架模型植入子通道分析程序（ATHAS）,对压水堆子通道和棒束实验（PSBT）基准题进行计算分析。结果表明,本文开发的精细化定位格架模型能够提高燃料组件子通道内空泡份额和温度分布的预测准确性,为棒束通道流场、焓场计算和临界热流密度（CHF）预测奠定了基础。      

AP1000燃料组件锆屑产生原因及处理措施探讨

根据AP1000燃料组件结构特点,分析认为燃料组件中锆屑(锆细丝及锆屑积瘤)产生的原因是燃料棒在拉棒过程中,燃料棒与格架中的格架弹簧、刚凸相互挤压刮擦燃料棒产生的。锆细丝或锆屑积瘤如果在燃料组件入堆前无法清除干净,这些锆细丝或锆屑积瘤存留在燃料组件上,燃料组件在堆内运行过程中,由于冷却剂的高速横流使燃料棒过分振动可能造成锆屑磨蚀燃料棒,导致燃料棒破损。针对燃料棒拉棒产生的锆屑,调研了国内外减少拉棒过程中锆屑的产生和处理措施,提出了解决方案建议。     

优化技术在压水堆燃料组件定位格架开发中的应用

基于计算流体动力学(CFD)技术的优化方法,将CFD软件与三维结构设计软件和计算机辅助优化软件结合起来,对搅混翼结构设计进行了优化,以提高格架的热工水力性能.在5×5格架上对一组最佳结构参数结果进行了CFD计算验证.结果表明,采用这种优化技术进行格架优化设计是可行的.     

NHR200-II燃料组件定位格架简化建模方法研究

提出了一种基于NHR200-II供热堆燃料组件定位格架的简化模型。简化建模方法包括2方面:将定位格架上的内刚凸及三弯弹簧用非线性连接器代替;使用梁单元代替实际燃料棒。结合前期关于NHR200-II定位格架的研究成果,确定了非线性连接器的刚度,并通过有限元软件建立了燃料组件简化前后的1×2局部子模型,分析了其固有频率与碰撞特性,证明了简化建模方法的有效性。随后,该简化方法被应用于全尺寸的9×9定位格架模型,研究了格架夹持能力对动力学特性的影响,结果表明,该简化方法可以有效地模拟不同夹紧程度下格架的地震谱响应。综上,从有限元建模角度来看,本文提出的基于NHR200-II燃料组件定位格架的方法是有效的。      

压水堆燃料组件轴向格架的中子学影响研究

基于先进压水堆燃料管理软件Bamboo-C,分别提出了轴向格架非均匀建模方法和均匀建模方法。采用轴向格架的2种不同建模方法,对福清核电厂M310堆型的燃料组件进行建模分析,通过与堆芯实测数据进行对比,检验2种不同建模方法对临界硼浓度、轴向功率分布及轴向功率偏移的影响。数值结果表明,压水堆燃料组件轴向非均匀建模方法能够显著提高堆芯关键物理参数的计算精度。      

计算流体动力学在燃料组件热工水力性能分析和格架研制中的应用

国外使用商用计算流体动力学(CFD)软件分析燃料组件中流体的三维流场和温度场,并将验证的方法用于燃料组件格架设计,获得了成功。中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环重点实验室用CFX程序对带格架棒束内流场进行了计算,解决了小尺寸复杂结构几何体的模拟,边界条件的选取和CFX计算能力的评价,然后完成了单相,空气一水两相流场和流动特性的计算分析及试验对比验证。已完成的研究表明,尽管CFX程序目前在计算两相流动和传热方面还存在不足,但通过比较单相流场的湍流,旋涡和棒束附近流体温度分布基本可以评价格架对流体的交混性能;格架上的弹簧和刚突对于流动有相当的作用,对其进行模拟是必要的。研究还建议在使用CFD方法进行燃料组件格架热工水力分析前要先进行基准练习以保证分析结果的正确性。     

压水堆燃料组件在事故工况下横向响应的格架模型和强度准则

在策4类事故工况(SSE和LOCA)下的压水堆燃料组件横向强度的验证中、格架受到的撞击力通常是最受限制的。本文的目的是讨论和说明格架的模型、设计基准载荷和相应的强度准则。简短地回顾了组件排模型、强调了撞击时两种刚度的定义：通过格架进行动量传递的外刚度和从组件或到组件进行动量传递的内刚度：由实验支持的计算证实，由于几个组件间同时发生撞击、作用在一个格架上的最大撞击力主要来自于通过格架的动量传递，即来自于它相对两个面的压力：因此，相应于一个受外部载荷的格架情况下，设计基准载荷和强度准则以及相关的外刚度都应该被包含在该模型中。本文陈述了确定格架屈曲极限和刚度的实验条件和方法，还分析了内刚度，表明内刚度关系到组件在撞击时的动态特性及其模型。所介绍的内容对事故分析中的主要问题给出了清楚的描述和说明。     

基于水力学力的定位格架防勾挂设计研究

定位格架是组成燃料组件的重要部件之一,与上、下管座共同构成了整个组件的外部轮廓。为减小燃料组件吊装过程中的勾挂风险,外条带上设置导向翼已成为定位格架结构设计上的重大改进。本文主要从燃料组件在堆芯的水力学环境出发,基于定位格架在堆芯运行过程中长期承受横向水力载荷可能造成外条带变形的考虑,采用计算流体动力学（CFD）方法,研究了定位格架外条带所承受的水力作用力,并为缓解外条带的受力情况进行了研究和方案设计。研究结果表明,在外条带上开孔能有效减小两侧压差,开孔的位置向下游方向移动效果更明显,同时开孔尺寸增大也能进一步减小两侧压差;更进一步地,将开孔位置移动到刚凸处,其平衡外条带两侧压力的作用更显著,外条带刚凸的开孔设计能更大程度地缓解外条带的水力作用。这些措施将对减小由于水力学力导致的外条带变形起到积极作用,从而在换料时有望降低燃料组件吊装过程中的勾挂风险。