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。     

压水堆驱动线落棒历程计算

控制棒落棒性能验证是核电厂安全分析的重要部分,研制驱动线落棒历程计算程序有利于验证和改进控制棒驱动线设计。基于驱动线结构特点,分析运动组件的受力情况并进行分解,选择理论或数值方法逐一求取各分力的瞬态值,从而建立驱动线落棒历程的循环步进计算程序。利用秦山核电二期工程驱动线落棒性能试验数据对理论模型和程序计算结果进行对比验证。结果证明：所建立的驱动线落棒历程计算程序适用于压水堆驱动线系统,能正确地对运动组件落棒受力与运动历程进行模拟。     

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。     

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     

基于动网格技术的超临界水冷堆控制棒落棒及缓冲分析

基于流体动力学(CFD)的动网格技术,对超临界水冷堆(SCWR)控制棒落棒行为进行动力学仿真分析,通过计算获得了控制棒落棒的特性参数及特性曲线。结果表明,控制棒落棒时间能满足反应堆安全分析的要求,但过大的落棒冲击会导致控制棒驱动线结构产生损坏。基于此结果,进一步对控制棒驱动线结构进行了优化设计研究,增设了水力缓冲结构,从而有效降低了控制棒落棒末速度。     

控制棒水压驱动系统落棒减速部件三维流场分析

控制棒水压驱动系统是清华大学为低温核供热堆研制的新型内置式控制棒驱动技术,控制棒水力减速部件是水压驱动系统的关键部件之一,在保证落棒时间的前提下,通过其对落棒过程进行减速,降低控制棒快速落棒过程的冲击力,避免控制棒十字翼的变形和损坏。本文分析了控制棒水压驱动系统落棒减速机理,利用CFD软件FLUENT对驱动系统水力减速箱流道进行了三维流场数值分析,并分析了对应不同落棒位置水力减速箱流道在不同边界条件下的流场分布特性。在流场分析结果的基础上计算得到了水力减速箱侧壁孔流道和底部缓冲腔流道流量系数随落棒位移的变化,将该结果与驱动系统落棒减速理论模型联立,获得了控制棒落棒位移曲线,理论计算结果同冷态落棒性能实验结果符合得很好,从而验证了流场分析结果的正确性,在此基础上分析了落棒过程减速箱内外差压和落棒速度与水力减速箱流量系数的关系,为控制棒水压驱动系统落棒减速部件的设计和优化提供了指导。     

CEFR控制棒驱动机构抗震试验中力学问题的几点考虑

控制棒驱动机构在地震情况下保证及时落棒插入堆芯安全停堆，是中国实验快堆（CEFR）抗震安全的重要保证，是核安全局特别关注和重点审评的重要问题之一，同时也是CEFR取得装料许可证的必要条件之一。为了验证控制棒（包括安全棒、补偿一调节棒）驱动机构在地震情况下的落棒功能及落棒时间，中国原子能科学研究院中国实验快堆工程部委托核动力研究设计院完成了CEFR控制棒驱动机构抗震试验，快堆工程部做了技术上的论证和配合。     

地震作用下控制棒落棒历程分析及试验研究

为研究地震作用下的控制棒落棒历程,基于惯性阻力计算方法、粘性阻力计算方法及碰撞接触算法,以第三代核电先进型研发项目某堆型控制棒驱动线为背景,进行了地震载荷下的落棒历程计算。在多点激励试验装置上对该堆型驱动线1∶1样机进行地震试验,采用多频波法,在驱动线与反应堆的多处关联点施加地震载荷,包括运行基准地震（OBE）试验和安全停堆地震（SSE）试验。研究结果表明,各工况下落棒时间、落棒位移、速度和加速度时程的计算曲线与试验曲线符合较好。因此,本研究建立的研究方法能够为核电厂安全分析提供必要的分析方法。     

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。      

新型控制棒可动线圈电磁驱动线落棒试验

为检验新型控制棒可动线圈电磁驱动线的综合性能,进行了该控制棒驱动线的落棒试验.测量了密封筒内的衔铁及筒外的可动电磁线圈之间的跟随特性、断交流和断直流状态下的快速落棒时间,并对控制棒导向管和控制棒组件之间摩擦方式变化时落棒时间的变化、球阀对控制棒驱动线落棒时间的影响等进行了研究,得到了该控制棒驱动线在不同状态下的落棒时间以及影响快速落棒时间的综合因素等试验数据.试验研究结果可为该驱动线的调试及安全运行提供借鉴.     

落棒试验对控制棒状态的监测与预警

介绍了大亚湾和岭澳核电站控制棒落棒试验数据处理方法及其改进.近几次大修落棒数据的验证表明,改进后自动化程序的精确性和通用性均能够满足落棒试验的基本要求,程序扩充了落棒试验检查的项目,为控制棒状态的监测和预警提供了一种新的方法和手段.     

基于PLC的秦山一期棒控棒位系统的数字化

本文介绍了秦山一期棒控棒位系统数字化设计,包括系统主要功能、系统结构、软件设计流程,以及触摸屏的设计等.详细论述了软件设计调试过程中碰到的一些问题,分析问题并给出相应的解决方法.     

竖向地震激励对控制棒驱动线落棒影响研究

为了保证反应堆的安全,反应堆设计中对控制棒驱动线(CRDL)在地震载荷作用下的落棒时间提出了限值。在前期的CRDL抗震试验研究以及落棒分析软件中,均只考虑了横向地震对落棒的影响。本次开展了CRDL在竖向地震载荷下的落棒分析研究和地震试验研究。研究结果表明:竖向地震载荷加大了控制棒落棒过程的复杂性,对控制棒落棒时间尤其是全程落棒时间造成比较明显的影响。     

秦山核电二期工程棒控棒位系统设计

介绍了秦山核电二期工程国产化棒控、棒位系统的主要功能、设计过程,设备制造以及设备的安装与调试等过程,取得的经验和解决的问题或需要完善的地方.通过现场调试和试验运行表明,系统和设备都达到了设计要求和指标.功能正确,电流波形好,满足了秦山核电二期工程的要求.同时为将来新电站国产化棒控、棒位系统的设计和设备提供了宝贵的经验和可鉴之处.     

停棒子系统与控制棒组操作范围监测试验

本文叙述了反应堆保护系统停棒与汽轮机降功率子系统的系统功能、保护参数和秦山核电站控制棒组插入监测器的设计与参数选择,确定了控制棒提升上极限值和在不同工况下棒插入低位、低-低位整定值,并在热态零功率条件下加以验证。试验证明参数选择是合理的,为功率运行阶段提供了数据。     

控制棒水力驱动系统失效落棒的故障树分析

动力堆的年非计划停堆次数是衡量其运行性能的一个重要指标。控制棒水力驱动系统是核供热堆的关键系统之一 ,其运行失效将直接导致供热堆的非计划停堆。运用故障树分析的方法 ,建立以“控制棒非计划下落”为顶事件的故障树 ,分析计算系统各组成单元失效造成控制棒下落、引起非计划停堆顶事件的发生概率 ,并从提高系统运行可靠性的角度出发 ,根据故障树分析的结果 ,提出设计改进意见。     

Vib-Swaging Process for Fuel Rod

A series of experiments has been conducted for gaining information to contribute to the vib-swaging process as a practical method for fabricating fuel rods. The present report covers, in particular, observations made on the relationship between the properties of the intermediate compact before swaging and the final swaged product, in respect of bulk density and dimensions. Selection of a suitable pre-swage density and initial cladding tube dimensions is very important for consistently obtaining products of acceptable properties. Equations have been derived to relate quantities representing the dimensions and properties of the compact and cladding tube before and after swaging. These equations should prove useful for estimating the bulk density and wall-thickness of the swaged rod.

The reduction ratio per step of swaging should be kept to a level below about 10%. Largor particles in the compact tend to indent the inner surface of the cladding tube during swaging process, and from this standpoint very coarse particles are not desirable.

The following conditions for vib-swagiug are proposed as suitable for preparing fuel rods ol 92%T.D. from fused U0² powder (about 99%T.D. partido density).

UO² powder: less than 14 mesh

Reduction ratio: less than 10% per one step

22 to 14% for total

Pre-swage density: 81 to 85%T.D.

These conditions are also valid for fabricating to JPDR-1 fuel rod specifications.     

超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究

为验证超临界压水堆改进型控制棒组件能否实现预期水力缓冲功能,采用计算流体力学分析软件Fluent、基于6自由度（6DOF）模型的铺层法动网格技术,对其落棒过程进行研究,分析了控制棒组件落棒时间和落棒末速度。结果表明:相比改进前的设计,改进型控制棒组件落棒时间虽有所增大,但仍然能满足安全要求;落棒末速度大幅下降,落棒冲击力降低,从而能够保证控制棒组件及燃料组件的结构完整性。改进型控制棒组件的设计能够实现预期的水力缓冲功能,可用于超临界压水堆堆芯设计。