控制棒驱动机构电磁结构优化分析

控制棒驱动机构是控制反应堆反应性的关键设备,作为一个电磁驱动的机电装置,它的动作完成都受3个电磁线圈所激发的电磁场来控制。文中分析了目前控制棒驱动机构电磁结构设计方面有待提高之处,并通过采用电磁场有限元分析软件Magnet对整台驱动机构的电磁场进行数值仿真,对静态下CRDM线圈通电的电磁特性进行分析研究,提出相应的结构优化方案,并进行了优化前后的性能对比。     

压水堆核电站CRDM故障诊断研究与实践

对压水堆核电站控制棒驱动机构故障诊断方法进行了研究.通过采用虚拟仪器技术,在线监测控制棒驱动机构线圈电流波形、分析波形特征、辨识驱动机构动作特征点,从而判断驱动机构及其电流调节输出回路的运行情况.分析结果实时保存到数据库,可用于驱动机构性能变化趋势的长期分析.系统对提高控制棒驱动机构运行可靠性具有重要意义,已成功应用于秦山第二核电厂,具有一定的推广价值.     

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。      

控制棒驱动机构用同步磁阻电机低速运转平稳性研究

首先通过分析控制棒驱动机构中同步磁阻电机在低速运行时出现失稳的原因,得到了齿槽转矩脉动、换相换流转矩脉动和低速时电流非正弦引起的转矩脉动对转矩波动的影响规律.然后通过建立的低速运转仿真模型得到了电机在不同转速下的电流和输出转矩,并针对仿真结果,提出了从电机本体结构和控制方式对电机转矩脉动进行优化的方案.仿真结果表明:优化后电机低速运行平稳性得到明显改善,在低速运行时的电流畸变率减小了65%,转矩脉动最高减小了81%.     

An extended finite element method‐based representative model for primary water stress corrosion cracking of a control rod driving mechanism penetration nozzle

Primary water stress corrosion cracking incidents have been reported in nuclear reactors over the past several decades. Garud et al developed an empirical equation to express primary water stress corrosion cracking (PWSCC) initiation time by using experimental data. This strain rate damage model has been used in multiple simulation studies. Some of these studies used the extended finite element method (XFEM) to simulate the PWSCC propagation in Alloy 600. However, several studies showed that the accuracy of XFEM depends on the mesh quality. Different mesh qualities can change the heat flux of a welding procedure, leading to different weld residual stresses. We performed a parametric study on PWSCC initiation and propagation of a control rod driving mechanism by using different mesh qualities. The major variables explored here are number of elements per bead, number of circumferential elements, and number of weld beads. Finally, an XFEM‐based representative model was suggested for PWSCC initiation and propagation simulation.     

一种用于核反应堆的新型无骨架耐高温线圈

本工作研究了一种用于核反应堆控制棒驱动机构的新型无骨架耐高温线圈,通过研发环氧树脂改性有机硅树脂复合体系的耐高温、耐辐照绝缘漆,制备了耐高温、耐辐照的绕组线和引接线;通过研发无骨架线圈结构和其特殊制造工艺,制备了无骨架耐高温模型线圈;通过耐热性评定,证明无骨架耐高温线圈的耐热等级达到258,提高了核反应堆控制棒驱动机构用线圈的耐温等级,并具有良好的耐辐照性能,满足目前国内CPR1000、华龙一号等主力压水堆核电站中控制棒驱动机构的使用要求。无骨架耐高温线圈在提高线圈耐温等级、降低线圈成本的同时,减小了因线圈骨架耐温等级低、成型性能差、易变形等问题带来的线圈失效、卡涩等风险,提高了控制棒驱动机构的运行性能和可靠性,为核反应堆控制棒驱动机构用耐高温线圈提供了新的发展方向。     

物联网的压水堆CRDM故障信息融合方法分析

针对核反应堆一回路堆芯控制棒驱动机构可能发生卡棒、漏棒和滑棒故障,提出了以物联网为决策诊断框架的粗糙集神经网络融合算法,应用MEMS传感器、Zig Bee模块和Multi-Agent模块构建了物联网CRDM故障识别系统的感知层、网络层和支撑层,选取6种输入特征代表棒位位移范围,连续属性约简后作为神经网络Agent模块前置输入,将粗糙集Agent模块简约规则作为隐藏层判断准则.实验结果表明,Multi-Agent诊断结果与实际故障相符,从CRDM故障识别角度验证了物联网应用于核动力装置故障诊断的可行性及粗糙集神经网络融合算法的准确性.     

试样重组技术在CRDM管座材料性能评估中的应用

由于试验材料有限,采用试样重组技术将前期破断冲击试样重组成新的试样,对某电站CRDM管座晶粒度和夹杂物尺寸超标的母材进行性能复验。采用无损检测、金相、硬度和冲击试验对焊接工艺进行验证后,将合格的焊接工艺应用于最终试样的重组中。最终重组试样的冲击功远高于RCC-M 2007规范中的指标要求,本批次材料晶粒度和夹杂物尺寸超标对母材的冲击性能没有造成明显的劣化。     

第三代核电站控制棒驱动机构冷却系统风机设计

为了满足堆顶组件整体吊装和冷却介质流道的要求,第三代核电站控制棒驱动机构（control rod drive mechanism,CRDM）冷却系统风机采用了有别于在传统压水堆核电站中此类风机的结构和布置形式,研究其性能和鉴定方案是设计该类设备的关键点。通过分析CRDM冷却系统和风机的设计要求,采用传统方法计算主要性能参数,确定了风机的类型和主要结构形式,计算结果表明,第三代核电站CRDM冷却系统风机为非标设计,国内暂无同类成熟产品,其设计需经试验和工程实践检验。针对风机设计中的关键考核点,结合工程经验和标准规范要求,拟定了用于质量鉴定的试验要求和型式试验方案,可为研制此类风机产品提供技术指导。     

反应堆压力容器CRDM管座法兰与贯穿件对接焊工艺研究

针对CRDM贯穿件与管座法兰窄间隙坡口焊接时存在的保护效果难以保证、操作复杂程度高、效率较低等问题,研制了一种CRDM贯穿件与管座法兰窄间隙TIG焊专用焊枪,并开展了工艺验证试验。结果表明,该焊枪不仅可以在接头焊接全过程保证良好的保护效果,而且可以提高效率、节约成本。工艺试验证实,接头的化学成分、力学性能、完整性、晶间腐蚀试验结果均满足产品制造技术要求。