LOCA工况下环形燃料元件内包壳外压屈曲试验研究

环形燃料一种安全高效的新型核燃料。为对环形燃料元件冷却剂丧失事故（LOCA）下整体受压失效形式的问题进行研究,将环形电加热棒、模拟芯块和试验件组装成试验装置,在空气环境中,以环形电加热棒外加热的方式,对环形燃料元件内包壳进行了外压屈曲试验,并将试验屈曲压力与Bresse?Bryan公式计算结果和特征值屈曲数值模拟分析结果进行了对比分析。结果表明：Bresse?Bryan公式计算结果除以安全系数m=2?5得到的结果高于试验结果而不够保守,试验结果分布于特征值屈曲数值模拟分析结果的1/5?1/3之间。本文结果可为环形燃料元件安全评价及后续工程化提供基础数据。     

LOCA工况下环形燃料元件外包壳鼓胀爆破试验研究

为获得环形燃料元件外包壳在压水堆冷却剂丧失事故（LOCA）工况下鼓胀爆破温度和应变的经验关系式，为设计计算提供必要的输入，并初步评价其LOCA工况下的鼓胀爆破性能，在堆外对其开展了LOCA工况下的鼓胀爆破试验研究。在不同的升温速率和内压下，蒸汽环境中，以外表面红外加热的方式对环形燃料元件外包壳进行了鼓胀爆破试验。总结了试验得到的经验关系式，分析了试验中爆破温度和应变的影响因素，并将试验结果与美国核管理委员会出版的NUREG0630中的结果进行对比，验证了试验结果的合理性。获得的试验数据可用于环形燃料的设计、计算和改进。     

辐照装置中锆-4合金圆管高温变形的堆外验证试验

新型核燃料入堆辐照考验时，需要设计专用的辐照装置。将锆-4合金圆管用作辐照装置的高温承压部件时，需要考虑其长期在高温高压下运行时的变形，以防止其变形过大影响辐照装置的热工设计，进而影响辐照参数的稳定性和堆芯安全，为此在堆外对锆-4合金圆管开展验证试验。将锆-4合金圆管制成的试验件充至不同的内压，并通电加热至不同的温度，稳定考验一段时间，测量其外径的变化，重复5次，最终得到其在不同温度和环向应力下考验后的变形量。将试验结果中由氧化和蠕变导致的变形，分别与Leistikow-Schanz公式和Rosinger公式的计算结果进行对比，发现Leistikow-Schanz公式计算结果比试验氧化增重结果要大15%左右，而Rosinger公式计算结果与试验蠕变变形结果符合较好，验证了试验结果的合理性。对试验结果进行分析，认为锆-4合金圆管在外壁环向应力29.10 MPa和460～470℃的工况下可以较长时间的运行。