AP1000控制棒驱动线落棒试验研究

采用1组全尺寸AP1000控制棒驱动线进行落棒试验,研究不同纵向流和横向流以及错位和变形对落棒时间的影响,并用高速摄像图像处理技术获得落棒行程速度曲线。试验结果表明,纵向流量是影响驱动线落棒时间的主要因素;在本试验范围内横向流以及部件的错位变形对AP1000控制棒驱动线落棒时间的影响都较为有限。     

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.     

控制棒组件落棒时间与历程计算

控制棒落棒时间是保证核电站安全运行的重要参数之一。本文在已有研究成果的基础上对落棒的计算分析了进一步的研究，主要的方法是：采用直接约束法处理接触问题，用反力构造法确定碰撞力；用理论及数值分析完成流体阻力计算等。在此基础上，编制了控制棒落棒分析有限元程序CRFD，并针对秦山600MW反应堆控制棒驱动线给出了试算结果。     

控制棒下落时间计算模型

反应堆驱动线是反应堆控制的"生命线",执行重要的安全功能。控制棒下落时间不仅是驱动线设计考核的重要指标,也是核电站安全分析的关键参数。基于压水堆驱动线的结构特性,对控制棒组件在下落过程进行受力分析,提出落棒时间计算的数学模型,采用有限差分法求解运动方程,并且在此基础上编制计算程序。计算结果最终表明:程序计算值与岭澳核电站二期机组热态落棒试验值符合较好,基于此计算方法编制的落棒时间计算程序可以用于压水堆停堆时的安全评价。     

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。     

秦山核电厂控制棒驱动线热态静水试验

控制棒驱动线热态静水试验是秦山核电厂工程设计中一项规模较大的综合性试验。整个驱动线是由磁力提升驱动机构、导向筒组件、燃料组件和控制棒组件等构成,并配有葛莱码棒位指示器和驱动机构电源控制装置。驱动线各部件尺寸采用全模拟,除燃料芯块外,其它材料、尺寸和工艺与产品完全一致。通过热态试验,验证控制棒组件在驱动线方向是否运转自如,全行程落棒时间是否不大于2s,导向管水力缓冲效果是否良好,及基结构、材料、工艺、性能等是否满足设计要求。     

高速摄像技术在驱动线落棒实验中的应用

控制棒落棒性能分析是驱动线设计验证的重要部分。本文在AP1000控制棒驱动线落棒实验中,应用高速摄像仪拍摄落棒历程,并提出了一种结合数字图像相关和亚像素插值的方法,用于处理拍摄的图像。基于此种方法,获得了精确的控制棒棒位-时间、速度-时间、加速度-时间曲线,有利于验证和改进控制棒驱动线设计。     

非能动加速的驱动线落棒特性仿真研究

模块式浮动反应堆在倾斜和摇摆的海洋环境条件下,驱动线随时面临比竖直固定条件下更加恶劣的落棒环境。为了保证控制棒的落棒时间满足安全要求,设计上考虑在驱动线上增设弹簧,实现非能动加速落棒。在现有驱动线落棒仿真模型的基础上,考虑弹簧瞬态作用力的影响,对驱动线的落棒行为进行仿真研究,得到竖直和倾斜状态下控制棒落棒过程中的位移、速度、水力作用力随时间变化的曲线。结果表明:弹簧对控制棒落棒时间有一定的改善作用,有利于克服倾斜和摇摆条件下的落棒阻力。     

海洋条件下控制棒驱动线落棒行为动力学仿真研究

反应堆控制棒驱动线是执行反应堆安全控制功能的重要部件,包含了控制棒驱动机构、控制棒组件及其导向系统,是堆内唯一具有相对运动的结构设备。在海洋条件下,受风力和海水流动的影响,浮动式核电厂驱动线的工作环境更加复杂。落棒时间是驱动线设计考核的重要指标,影响落棒时间的主要因素包括:重力、浮力、流体阻力、机械摩擦力等。本文采用理论建模联合软件仿真的研究思路,得到应用于海洋条件下控制棒驱动线仿真研究的方法。通过仿真结果与试验数据的对比,验证了所得方法的合理性。     

秦山核电二期工程控制棒驱动线热态综合试验

秦山核电二期工程控制棒驱动线热态综合试验是国家"八五"重点科技攻关项目.主要研究秦山二期核电站驱动线在不同工况下的落棒特性以及寿命考验,为秦山二期核电站的安全运行提供数据.     

控制棒落棒时间分析软件CRAC的研发与验证

紧急停堆的落棒时间对反应堆安全至关重要。为适应华龙一号堆型的新型燃料组件设计,中国核动力研究设计院研制出一款落棒时间分析软件CRAC。采用一维流体力学公式结合经验机械阻力模型的方法,构建出CRAC软件理论框架,通过软件开发标准流程完成设计编码,并利用落棒试验数据开展了CRAC软件的验证。结果表明软件计算精度与保守性能满足华龙一号堆型安全停堆时间准则分析的需求。     

运行核电厂控制棒组件及其驱动机构异常事件的经验反馈

从1992年至2012年的我国核电厂以及其他国家核电厂的运行事件资料中,收集了17起与控制棒组件及其驱动机构相关的异常事件,对其进行了统计和分类,并分析了控制棒肿胀或燃料组件变形的影响、驱动机构焊缝的泄漏或渗漏、控制棒棒控系统的可靠性几个重要问题,提出了一些经验反馈的建议.     

水压驱动控制棒快速落棒冲击研究

控制棒水压驱动系统是由清华大学核能与新能源技术研究院发明的一项新型驱动技术。在快速落棒过程中,控制棒通过水力缓冲器进行缓冲。进行了控制棒水力缓冲性能实验,得到快速落棒过程中控制棒的关键缓冲性能参数;在实验结果基础上,运用达朗贝尔原理,将控制棒在冲击过程中所受的最大惯性力作为等效静载荷作用到控制棒上,利用有限元软件ABAQUS计算控制棒在最恶劣情况下的变形和应力分布,将计算结果与实验结果比较,验证了用简化模型代替非线性瞬态动力学分析的可行性。同时得到了控制棒在快速落棒冲击过程中不发生破坏的判据,为控制棒和水力缓冲器的设计和优化奠定了基础。     

控制棒落棒动力学数值计算

The dropping time and profile of control rods are important parameters during the safety evaluation of nuclear power plants. CFD method and dynamic mesh were used to study the dropping profile of the control rod and flow evolution. The changes of displacement, velocity and acceleration versus time during the dropping of the control rod are obtained. Meanwhile, the effect of the deformation of the control rod and channel on the control rod dropping is evaluated. The results of the work are of help to the design and optimization of the structure of control rods.     

三维耦合分析软件的落棒事故分析

作为数值反应堆中必不可少的物理和热工部分,中广核研究院有限公司开发了三维物理热工耦合分析软件,通过动态链接库技术实现了自主研发的核反应堆系统瞬态分析软件和三维核设计软件的耦合,并已与国际基准题结果对比验证。本文为耦合软件的应用,围绕华龙一号的落棒分析问题,开展不同落棒组合的耦合计算分析,并研究停堆棒组落棒和温度调节棒（R）棒组两组落棒对堆芯功率的影响。分析结果表明,非中心对称的棒组落棒事故会导致堆芯径向功率出现不对称,并使得堆芯出口回路温度不同。落棒反应性价值越大,R棒调节后的稳态功率回升相比初始稳态差异越大,DNBR公式计算值的变化趋势与功率呈现相反规律。     

Examination of Actual Neutron Count Rate Data during a Control Rod Drop Testing for Estimation of Control Rod Worth in PWRs

The Modified Neutron Source Multiplication (MNSM) method, which is based on the extraction of the fundamental mode of neutron flux distribution, has been proposed to estimate subcriticality. It has been proven applicable to a small critical assembly and domestic PWRs during criticality approach. In the following study, it is also shown by numerical simulation that it is applicable to estimate the subcriticality using neutron count rate data during the control rod drop testing in PWRs. As the next step, we looked further into the actual data of neutron count rate in order to examine whether the expected signal response was observed for the estimation. It was found that the actual data have shown the expected response, and the control rod worth could have been estimated in the same manner as during criticality approach. A new procedure is also proposed to measure a reference reactivity that is essentially required to evaluate the reactivity of each control rod worth.     

控制棒驱动机构落棒失效率验证试验方案设计

在反应堆事故工况下,控制棒驱动机构（CRDM）必须能快速落棒,实现安全停堆。为保证反应堆的安全,核电站对CRDM的落棒失效率提出较高的要求。本文给出了关于CRDM落棒失效率验证试验方案的设计算法及基于二分法思想的求解方法,通过与GB 5080.5—85中所给方案进行对比分析,验证了其正确性。补充了GB 5080.5—85中关于成败型产品成功率验证试验方案中定数截尾试验方案的设计算法,对于任意给定的成功率、风险值及鉴别比,可在较短的时间内给出定数截尾试验方案。还可用于一般的成败型产品的成功率验证试验方案设计,满足对成败型产品越来越高的可靠性要求。     

上置式水力驱动控制棒

为提高200MW低温核供热堆经济性，对控制棒结构进行优化设计。在新的控制棒方案中，将控制棒驱动缸移到堆芯活化区以上，控制棒由浮动式活塞带动上下移动。由于驱动缸移出堆芯，燃料组件排布不再缺角，减小了堆的水铀比和堆内的中子吸收，增加了堆的运行时间。适当地加大驱动缸的直径和壁厚，有效降低了制造难度，提高了控制棒运行的可靠性。通过数值计算，分析了上置式水力驱动控制棒的落棒时间。     

控制棒驱动机构下部Canopy焊缝封堵组件设计与分析

在某些因素的影响下,少量压水堆核电站控制棒驱动机构(CRDM)下部Canopy焊缝区域会发生破损泄漏。通过在焊缝外部安装封堵组件,能有效预防、封堵和遏制破损焊缝的进一步泄漏。本文针对该组件的结构特点,分析关键零件的受力情况,利用有限元软件验证该组件的封堵效果。结果表明,该组件能有效降低焊缝区域的应力水平。同时,通过对比分析预紧力、配合面角度和摩擦系数等因素对焊缝应力水平的影响趋势,得出了各因素的影响关系曲线和最佳参数。所分析数据可应用于结构设计、加工制造和装配工艺,使该组件达到最佳的封堵效果。