同步磁阻电机型控制棒驱动机构矢量控制技术研究

针对同步磁阻电机型控制棒驱动机构（CRDM）电磁高度耦合难以对输出力矩进行有效线性调节的问题,研究了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制技术。将同步磁阻电机CRDM的数学模型映射至同步旋转坐标系内,对输出电磁力矩与磁链进行解耦。通过励磁电流与力矩电流的独立调节,实现输出力矩的线性控制。利用MATLAB/SIMULINK搭建了同步磁阻电机型CRDM的矢量控制模型,对控制方案进行验证。仿真结果表明,本研究的控制方案具有更优的响应速度、稳态精度以及平稳性。      

贯穿件J形坡口焊接残余应力分析

核电站反应堆压力容器（RPV）顶盖控制棒驱动机构（CRDM）管座J形坡口焊缝在一回路高温高压水环境下存在应力腐蚀开裂（SCC）的风险，而焊接残余应力是SCC的主要驱动力。使用二维轴对称模型有限元方法对CRDM中心管座J形坡口进行焊接残余应力分析。为了探索一种简单、高效和保守的方法，研究了热源简化、焊缝形状简化、屈服强度、相变和强化行为对焊接残余应力的影响。结果表明:双椭球热源与均匀热源得到的残余应力结果基本一致；焊缝形状由鱼鳞状简化为方块模型对焊接残余应力结果影响不大，但是与合并焊道的结果相差较大；采用低屈服强度得到的残余应力结果并不保守；在ANSYS软件中，固液相变对残余应力结果影响不大；等向强化模型的结果比随动强化模型的结果保守；在工程上，建议采用均匀热源、方块焊道模型和等向强化模型进行焊接模拟。      

控制棒驱动机构固定钩爪打开时间的验收准则优化

基于CPR1000型核电机组中控制棒驱动机构（CRDM）供电时序、固定钩爪的动作特点以及在10台机组中的试验结果分析,发现了在机组调试启动及正常运行期间,一回路液态流体温度、压力和是否带载控制棒对CRDM固定钩爪打开时间的影响规律,并据此优化了不同工况下CRDM固定钩爪打开时间的验收准则范围。本文结论不仅可以作为同类型机组在调试启动和正常运行期间CRDM固定钩爪打开时间验收准则的参考,也可作为CRDM固定钩爪打开过程理论受力模型分析的结论参考。      

核反应堆控制棒驱动机构电机磁偏特性分析研究

核电厂反应堆的控制棒驱动机构（CRDM）采用同步电机作为机电能量转换的关键部件,电机的单边径向磁拉力会导致电机转子轴系变形,并加剧轴承的磨损,对CRDM寿命和核反应堆运行可靠性产生重要影响。本文分析了CRDM电机径向静偏心、径向动偏心、倾斜偏心的机理,并建立了径向磁拉力、轴向磁拉力计算的数学模型,分析获得了径向磁拉力、轴向磁拉力的变化规律以及与偏心量的关系,结果表明CRDM电机的径向磁拉力相对轴向磁拉力显著较大,并且与转子中心偏心量呈线性正比关系,与转子两端最多倾斜偏心量呈非线性正比关系,所得结论能够为CRDM电机优化改进和轴系结构设计提供指导和依据。      

核反应堆控制棒驱动机构动作部件状态检测研究

针对反应堆堆内环境条件下控制棒驱动机构（CRDM）常用状态检测方法难以应用的情况，提出了一种新的通过在线测量线圈电感值进行CRDM动作部件状态检测的方法，通过试验获取了线圈电感值与动作部件状态之间关系，并进行了样机模拟故障状态检测试验。结果表明，该方法可准确实现CRDM动作部件状态检测，不需在反应堆上增设额外仪器设备，实施较为方便。      

控制棒驱动机构自然循环冷却方式的可行性研究

传统的二代压水反应堆主要是采取鼓风机鼓风的方式对控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)进行强制通风冷却,该冷却方式耗能较大且无法保证绝对安全可靠。本文针对于大亚湾核电站中CRDM群的布置方式,采用中广核新型的EMC-B型控制棒驱动机构的结构及材料物性参数,运用了计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析方法,研究了当采用空气自然循环冷却方式时,CRDM群及各线圈的温度分布,探索对CRDM群采用空气自然循环冷却方式的可行性。模拟分析结果表明:总体来看,处于外围和中心位置处的CRDM的线圈温度,要比中间区域的CRDM线圈温度高;对于给定计算工况,各线圈的最高温度为198°C,低于限制温度(200°C),表明对于所研究的CRDM群,依靠空气的自然对流,可以对CRDM进行有效冷却。计算结果可为新型CRDM群分布设计提供参考。     

基于RAVEN的SGTR事故概率安全裕度分析方法研究

介绍了一种基于RAVEN软件通过蒙特卡洛（MC）抽样的风险指引的安全裕度特性分析（RISMC）方法,综合分析热工参数、人员动作时刻不确定性对蒸汽发生器传热管破裂（SGTR）事故安全裕度的影响,并将计算结果与传统安全评价方法进行比证。针对事故关键影响参数,基于MC抽样量化影响安全裕度的关键参数样本,利用RELAP5程序建立SGTR事故的系统仿真模型,通过RAVEN软件进行耦合计算并加以分析,最终获得该电厂模型在辅助给水系统失效情况下SGTR事故的概率安全裕度及其对各影响参数的敏感度。      

燃料组件弯曲的高保真全堆芯中子学计算方法及应用

为了研究燃料组件弯曲变形对堆芯功率分布的影响，提出了一种等效模拟压水堆堆芯内燃料组件弯曲的方法，即根据弯曲前后燃料组件四周的水隙材料的原子数目守恒原则，通过保持弯曲前后的水隙宽度不变，改变弯曲后水隙内所有核素的原子核密度，近似等效燃料组件弯曲后四周水隙的变化。通过蒙特卡罗程序NECP-MCX和确定论数值反应堆程序NECP-X对其正确性进行验证，并基于NECP-X程序对欧洲先进压水堆（EPR）全堆芯的燃料组件弯曲工况进行了模拟分析，计算结果表明：由于局部慢化效应变化，燃料组件小幅弯曲对堆芯功率分布影响相对较大，全堆芯问题中最大的偏移量在2 mm左右时可使组件功率的相对变化达到5%左右。     

基于结构噪声检测的控制棒驱动机构运行故障分析方法研究

针对丝杠滚子螺母型反应堆控制棒驱动机构（CRDM），研究了CRDM结构噪声检测技术。通过对CRDM运行的结构噪声信号进行时程和频域分析，获取反映CRDM运行故障特性的敏感特征量及其故障判据。模拟试验分析表明:结构噪声的时程和频谱分析可反映CRDM故障特性，可有效地鉴别CRDM故障。      

Ω焊缝焊接工艺参数的正交试验设计

为了确定核电厂反应堆控制棒驱动机构（CRDM）焊接机焊接工艺参数,应用正交试验设计法进行了Ω焊缝焊接工艺评定试验,用数理统计方法分析了对焊缝质量产生影响的各焊接参数的主次顺序,得到了最优生产条件。     

功能可靠性分析方法在XAPR堆芯自然循环可靠性评价中的应用

功能失效是导致自然循环系统运行失效的重要因素，需要在其可靠性分析中予以考虑。基于功能可靠性评价流程，通过RELAP5程序模拟自然循环物理过程，对西安脉冲堆（XAPR）池水自然循环冷却堆芯能力的可靠性进行评价。结合中破口失水事故，根据包壳完整性的功能准则，确定影响自然循环的关键参数；采用拉丁超立方抽样确定输入参数组合，进行参数敏感性分析和功能可靠性评价，并将功能可靠性评价结果整合到概率安全评价（PSA）模型中。分析结果表明:在PSA模型中不仅需要考虑硬件可靠性，还应充分考虑功能可靠性，以更好地指导XAPR运行及提高其安全性。      

单相4×4棒束流动试验的CFD方法验证

为研究计算流体力学（CFD）方法预测棒束通道内流场分布的准确性，基于网格敏感性分析所确定的网格方案，采用标准k-ε模型（SKE）、可实现k-ε模型（RKE）、标准k-ω模型（SKW）和剪切应力传输模型（SST模型）对单相棒束流动进行模拟，并将横向速度与轴向速度与试验结果进行量化比较。结果表明:4种湍流模型均能较好地预测棒束通道内的流场分布，其中SKE与RKE的在横向速度预测上相对偏差较小，为19.6%；对于近格架区域的横向流场分析，SKE模拟较优，反之RKE模拟较优；对于轴向速度的预测，SKE的相对偏差最小为4.9%；4种湍流模型均低估均方根（RMS）速度，但能够预测棒束通道内RMS速度的分布规律，近格架区域采用RKE，反之SST较优。本文的计算结果可为单相棒束流动CFD分析的最佳实践导则建立提供参考。      

控制棒驱动机构排污系统三维稳态流动分析

为得到控制棒驱动机构(CRDM)排污管在排污工况下的流动情况,采用计算流体力学(CFD)方法对CRDM排污系统进行三维稳态流动分析。在已知CRDM排污系统阻力压降条件下,将复杂的CRDM流道简化为圆柱形阻力件,再利用反推法计算得到系统中的流量、流速和流动状态。计算结果表明,在排污工况下,系统内的流动状态为湍流流动,有利于提高排污效果。研究结果可为排污系统的设计提供参考。     

控制棒驱动机构轴向传热特性试验和理论分析

核反应堆控制棒驱动机构（CRDM）是反应堆关键的安全设备,担负着反应堆的启动、功率调节和安全停堆等重要功能。为保证CRDM在运行工况下的温度,本文对某一型号CRDM轴向传热特性进行试验和理论分析。通过试验,测量磁轭线圈位置处驱动杆内壁温并建立试验系统加热功率与冷却风速的关系,获得了保证磁轭线圈正常工作的最小风速以及最小散热量。通过理论分析,建立了CRDM行程壳体内部热虹吸现象的传热模型,模型计算结果与试验结果吻合良好。     

基于数字化控制的核电厂棒控电源柜研究与设计

针对在运行的棒控电源柜存在适用性差、负载输出动态响应速度慢、抗干扰能力差等缺点，设计了一种控制架构采用可编程逻辑控制（PLC）和数字化处理（DSP）技术，主电路采用快速能量吸收回路和双闭环控制方法的棒控电源柜，将该电源柜与ACP1000控制棒驱动机构（CRDM）进行冷热态机电配合试验，试验结果表明，该电源柜满足三代核电的运行要求，且有效改善了在运行的棒控电源柜的不足。      

CEPR机组CRDM役前检查方案优化

某CEPR机组的控制棒驱动机构（CRDM）耐压壳安装完成后，发现此批次CRDM焊接见证件试验存在不合格样品。为缩短CRDM更换工期，降低对于项目整体进度的影响，在对CRDM耐压壳更换过程中通过深入研究役前检查规范，提出了一种新的役前检查策略。经实践表明，采用优化后的役前检查方案，在10 d内即完成了全部CRDM的离线役前检查，较最初的计划提前了约20 d；通过对安装后的部分CRDM进行超声和涡流检查，发现离线和在线检查结果一致，并且在线检查不存在可达性问题。      

铅铋快堆SGTR事故下高压过冷水注入高温铅铋合金流动传热数值模拟研究

铅铋快堆内蒸汽发生器传热管两侧为高压过冷水和高温铅铋冷却剂，传热管两侧较大的压差和温差以及液态铅铋合金（LBE）的腐蚀效应可能造成蒸汽发生器传热管破裂（SGTR）事故。深入研究事故后高压过冷水冲击高温液态LBE的射流沸腾和相变产物蒸汽扩散的特征，具有十分重要的学术意义和工程应用价值。为揭示事故工况下液态LBE与水相互作用的传热传质机理，基于流体体积（VOF）方法，结合LES湍流模型和Lee相变模型，建立了水/蒸汽-液态铅铋多相流动与传热的三维数值计算模型，系统研究了高压过冷水注入高温LBE内发生的相变传热过程。结合注入压力及过冷水温度等因素，分析了射流沸腾过程中不同工况对射流形态、迁移深度以及沸腾行为的影响，研究结果可为SGTR事故工况下堆芯安全性预测提供指导。     

CRDM承压壳体多故障模式下的动态可靠性分析

为研究控制棒驱动机构（CRDM）的结构可靠性规律,考虑CRDM承压壳体的多失效模式,根据应力强度干涉理论建立与CRDM步跃动作次数相关的结构动态可靠性模型。用顺序统计量描述强度失效模式下应力幅值的动态分布模型,基于Miner累积损伤理论和疲劳等效应力分布模型建立结构疲劳寿命和累积损伤分布与步跃冲击载荷作用次数的关系。研究结果表明,在步跃冲击载荷作用下,承压壳体前期的结构可靠度主要由强度失效模式的可靠度决定,当步跃动作达到一定次数时,疲劳失效模式的失效率开始显著增大;相对于疲劳失效模式,强度失效模式的可靠度对应力均值的变化更加敏感。该结果可对CRDM承压壳体的可靠性设计和维修管理提供参考。     

支持系统始发事件建模方法研究

支持系统始发事件（SSIE）是核电厂概率安全分析（PSA）中需考虑的一类特殊始发事件，建模时需要解决的重要技术问题包括:与PSA模型的联接和定量化方式、备用列/设备的任务时间、共因失效、重要度和不确定性分析结果。目前国内各单位在开展PSA工作时对这些问题的处理方式差异很大，可能影响PSA风险见解的合理性。本文结合PSA技术标准要求，通过实例分析和对比，提出以下建议:①SSIE故障树应与PSA整体模型联接并开展定量化分析；②目前2种常见方法——乘数法（Multiplier）和显式法（Explicit）均可使用，但应了解2种方法在重要度分析和不确定性分析中分别存在的局限性并避免造成明显偏差。      

CRDM钩爪组件缓冲轴的动力学分析

采用理论结合试验的方法,对控制棒驱动机构(CRDM)缓冲轴在驱动杆下插时所经历的续流、剩磁、水力缓冲以及最后的撞击过程进行动力学分析,计算出缓冲轴在与保持磁极发生撞击时的初速度和平均冲击加速度,为CRDM缓冲结构的设计及强度校核提供准确和可靠的输入参数。