供热堆格架力学性能试验研究

200MW供热堆定位格架主要由条带,围带和角部片簧组成.其141个栅格排列成12×12-3的缺一角的准正方形结构形式.论述了燃料组件工作时,格架三弯弹簧的预变形范围及其夹持力大小.在特制的加力试验台上采用电阻应变计测量载荷与数字式位移计测量变形的方法对1:1的全尺寸定位格架进行了一系列力学性能试验,包括3种三弯弹簧及刚性支撑的载荷.变形试验,格架整体强度与刚度试验.结论表明:供热堆定位格架的力学性能完全满足200MW供热堆燃料组件的设计要求.     

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。     

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。     

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。      

反应堆核燃料组件定位格架的两相流动压降计算

燃料组件定位格架的两相流动压降计算是反应堆热工水力计算的一个重要内容.本文从两相流动的机理分析入手,根据动量平衡关系推导出了定位格架的两相流压降计算关系式.并用实验数据进行了验证,实验数据与计算公式之间的偏差不超过±30%.     

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.     

沸水堆定位格架两相流特性试验研究

通过减少模型构造中的经验主义，核工业中使用的最佳评估程序的性能将会有很大的改善。定位格架对反应堆燃料组件允许的最大临界热流密度有重要的影响。因此．使用恰当的定位格架模型能改进最佳评估程序临界热流密度的计算能力。定位格架对液体挟带行为的真实模拟需要对所涉及的不同的机理进行了解。由于与定位格架挟带行为有关的直观的信息不可能从运行中的反应堆中获得。因此，需要通过设计和试验来获得。在文献资料中，大多数有用的定位格架的试验都是为了获得定量数据来发展或修正传热、临界热流密度或压降的经验公式，很少有试验被设计来提供揭示定位格架的作用和涉及的两相流现象的基本信息。为获得流经沸水堆定位格架上游和下游的两相流行为的有关信息，进行了气一液试验研究。试验段的通道横截面、棒径，以及其它一些与典型沸水堆燃料组件定位格架有关的结构都是按原型尺寸设计和建造的。试验段模拟了沸水堆堆芯中两个相邻子通道中流体的流动行为，涉及两相邻通道的原型沸水堆定位格架部分采用工业低碳钢棒，其目的是为了更好的表征通道内部的结构。在试验中，维持其对称结构，由此，通道壁实际上就可看作流道的边界。通过棒底部的小孔注水在棒的表面形成液膜，保证底部定位格架上游的流动为环状流。调整流动工况使其为典型沸水堆的运行状况。试验图片显示，由于棒和格架间的接触点剥离了大部分棒表面的液膜．因此，定位格架上液膜的挟带被大大增强了。减少液相流量最终会导致干涸，干涸产生在定位格架正上游位置处。     

先进燃料组件格架交混性能分析

压水堆燃料组件格架上交混叶片的大小和形状影响其交混能力和流动阻力.介绍了格架交混性能优化设计的过程和结果,并用三维计算流体力学(CFD)软件对设计的3种格架方案进行了三维流场分析和比较.结果表明,就最高流体温度和流体最大温差而言,方案3比方案1和方案2的交混性能略好;就典型通道平均温度而言,方案1和方案2比方案3的交混性能好.     

燃料组件格架弹簧刚度模型研究

格架弹簧是压水堆燃料组件的关键零部件,其为燃料棒提供夹持功能。刚度是格架弹簧的关键特性,其关系到燃料棒的堆内运行性能。本文基于格架弹簧的结构以及受力特点,给出了格架弹簧的受力分析模型,并推导了理论刚度计算公式,即得到了格架弹簧的理论刚度模型。另外,在商业有限元软件ABAQUS中建立了多种尺寸格架弹簧实体结构的有限元刚度模型,并计算获得了格架弹簧的变形量以及刚度曲线。通过有限元结果与理论刚度模型结果的对比,证明了理论刚度模型的合理性,并分析讨论了理论刚度模型的优缺点。本文首次提出的格架弹簧理论刚度模型可用于代替格架方案设计期间的有限元迭代过程,并能快速获得优化方案的主要设计尺寸。但本文分析方法不能替代实验,在方案固化后仍需开展实验确定格架弹簧的刚度。本文得到的格架弹簧理论模型可为燃料组件格架弹簧参数的快速优化设计提供新的思路。     

200MW核供热堆燃料组件阻力特性模拟实验

实验研究承２００ＭＷ核供热堆（ＮＨＲ－２００）水力实验回路（ＨＲＨＴＬ－２００）上完成，采用１：１的实验本体，模拟条件为几何形状和雷诺数相同，研究了燃料组件入口节流孔板不同开孔直径（φ５０－φ１１０）条件下，燃料组件，节流孔板，进、出口格板，棒束及出口段的流动阻力特性，研究结果可直接用于ＮＨＲ－２００的热工水力学设计 。     

棒束及格架布置对燃料组件搅混特性影响的实验研究

以CPR1000核电机组使用的格架组装的5×5棒束燃料组件为对象,开展了多组全长棒束燃料组件搅混特性实验,重点分析了冷-热棒布置形式、格架布置形式等几何参数对燃料组件搅混特性的影响规律,实验结果表明,冷-热棒中心对称布置时的燃料组件热扩散系数更接近真值;跨间搅混格架对燃料组件总体热扩散系数有较小增强作用,但对于棒束压降的贡献很低。      

AFA3G定位格架条带技术研究

介绍了目前国外燃料组件高燃耗、长周期、低泄漏的发展方向;阐述了研制高燃耗燃料组件定位格架的必要性和可行性。提出了定位格架研究中的主要技术指标、研究方案和实施途径。明确了定位格架条带的研制内容和模具制造中的技术难点;给出了总体实施方案,并确定了研究目标及技术性能指标。最后对格架研制中的关键技术和实施方案及格架研制中的相关配套条件进行了分析。     

供热堆控制棒驱动线试验模型动力分析

对200MW低温核供热堆的控制棒及其相关部件（包括燃料组件等）试验模型进行抗震分析,包括有限元模型的简化、建立模型、模态分析、响应谱分析及时程响应分析等。通过分析得到结构的基频以及不同因素对基频的影响;根据频谱响应分析和时程分析的结果,得到结构受到地震载荷冲击时的最大位移响应和加速度响应。     

燃料组件格架几何建模及网格划分技术

为采用计算流体力学(CFD)方法对燃料组件格架的搅混性能进行研究,对燃料组件格架几何建模及网格划分进行了系统的研究。比较不同几何模型得到的计算结果,确定了将搅混格架简化为无刚凸、无弹簧、只有条带和搅混翼结构的模型;出、入口段的模拟长度分别为250mm和230mm;模拟格架的数量为一道。研究网格对计算结果的影响,确定了分段网格划分方式和网格数量:入口段和出口段采用结构化网格,格架段采用非结构化网格。整个研究对象总节点数为1032258,总栅元数为2601614,其中格架段网格数占75.8%。     

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.