锆合金中氢化物析出对包壳力学性能的影响研究 被引量：1

1

作者 郭晓明 尹泓卜 +3 位作者 胡述伟 邱玺 蒲曾坪 肖忠 《科技视界》 2024年第12期37-43,共7页

锆合金是使用最广泛的商用电站的反应堆燃料组件用包壳材料,也是防止放射性物质泄漏的第一道安全屏障,其长期服役于高温、高压、性冷却剂腐蚀和强中子辐照环境。锆合金包壳与冷却水腐蚀会产生氢或氘,并扩散到其基体中。氢化物在锆合金... 锆合金是使用最广泛的商用电站的反应堆燃料组件用包壳材料,也是防止放射性物质泄漏的第一道安全屏障,其长期服役于高温、高压、性冷却剂腐蚀和强中子辐照环境。锆合金包壳与冷却水腐蚀会产生氢或氘,并扩散到其基体中。氢化物在锆合金中的固溶度有限,当氢含量超出极限固溶度时,其会以氢化物相的形式析出。过多的脆性氢化物相会大幅度降低锆合金包壳的力学性能,从而限制燃料包壳的使用寿命,甚至可能导致其失效。氢进入锆合金基体而导致其失效的现象称为氢脆。目前,相关文献中已经报道了大量关于氢脆的研究。文章从锆合金中氢化物、氢化物取向等因素分析其对锆合金中力学性能的影响,以期为锆合金中氢化物的相关研究提供参考。 展开更多

关键词 锆合金 氢化物 氢化物取向 力学性能

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大晶粒UO_(2)燃料芯块性能研究进展 被引量：8

2

作者 庞华 辛勇 +5 位作者 岳慧芳 彭航 蒲曾坪 邱玺 孙志鹏 刘仕超 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-8,共8页

大晶粒UO_(2)芯块相比于传统UO_(2)芯块而言,具有更低的辐照肿胀、更低的裂变气体释放量以及优异的抗芯块-包壳相互作用的能力。大晶粒UO_(2)芯块作为高燃耗、长换料周期新型燃料具有很大的应用潜力,近年来受到越来越多的关注。国内外... 大晶粒UO_(2)芯块相比于传统UO_(2)芯块而言,具有更低的辐照肿胀、更低的裂变气体释放量以及优异的抗芯块-包壳相互作用的能力。大晶粒UO_(2)芯块作为高燃耗、长换料周期新型燃料具有很大的应用潜力,近年来受到越来越多的关注。国内外学者针对大晶粒UO_(2)芯块开展了大量的研究,包括芯块的微观结构、烧结特性以及辐照行为等,结果表明,大晶粒UO_(2)芯块在高燃耗和长换料周期条件下表现出优异的堆内性能,在提高压水堆核电站的经济性的同时,可以有效提高其安全性。近年来,研究人员针对大晶粒UO_(2)芯块在欧洲、美国、俄罗斯和中国等国开展了大量的堆内辐照考验,考验的环境包括压水堆、沸水堆和高温堆等。对大晶粒UO_(2)芯块堆内、外性能的相关研究,为芯块制备、堆内性能预测、反应堆燃料元件设计以及燃料元件工业化生产提供了支撑。本文根据国内外关于大晶粒UO_(2)燃料芯块的研究进展,系统总结了大晶粒UO_(2)芯块微观结构、堆外热-力学性能、大晶粒UO_(2)芯块堆内行为,介绍了不同掺杂类型大晶粒UO_(2)芯块的性能,分析了大晶粒UO_(2)燃料元件行为,并指出了大晶粒UO_(2)芯块应用所面临的问题。 展开更多

关键词 大晶粒二氧化铀 堆内性能 力学性能 微观结构

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CF2燃料组件主要堆内辐照性能 被引量：2

3

作者 李云 李华 +4 位作者 张林 蒲曾坪 焦拥军 张坤 黄春兰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期157-161,共5页

结合辐照考验方案,评价了CF2先导燃料组件的机械性能及燃料棒的热力性能,结果表明各项性能均满足准则要求。结合辐照后池边检查结果,对CF2燃料组件的主要堆内辐照性能进行了研究,包括燃料组件及燃料棒生长和弯曲、定位格架生长等各项燃... 结合辐照考验方案,评价了CF2先导燃料组件的机械性能及燃料棒的热力性能,结果表明各项性能均满足准则要求。结合辐照后池边检查结果,对CF2燃料组件的主要堆内辐照性能进行了研究,包括燃料组件及燃料棒生长和弯曲、定位格架生长等各项燃耗相关性能。结果表明,在燃耗达到44500 MWd/tU的情况下CF2燃料组件主要辐照性能均达到了预期水平,满足反应堆的使用要求。CF2燃料组件后续可批量应用于华龙一号。 展开更多

关键词 CF2 燃料组件 评价 辐照 性能

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控制棒组件缓冲结构缓冲设计方法研究 被引量：1

4

作者 张吉斌 李垣明 +1 位作者 黄春兰 蒲曾坪 《中国核电》 2021年第1期35-39,共5页

控制棒组件缓冲结构是控制棒的关键部件,本文针对一种既定结构的控制棒组件缓冲结构,对控制棒组件落棒缓冲效果开展了数值仿真计算分析。通过理论分析建立了一定的简化模型和控制方程进行数值仿真分析计算,获得了控制棒组件落棒冲击力... 控制棒组件缓冲结构是控制棒的关键部件,本文针对一种既定结构的控制棒组件缓冲结构,对控制棒组件落棒缓冲效果开展了数值仿真计算分析。通过理论分析建立了一定的简化模型和控制方程进行数值仿真分析计算,获得了控制棒组件落棒冲击力的规律。本文的计算方法及结果可以指导控制棒组件缓冲结构的设计。 展开更多

关键词 控制棒组件 缓冲结构 缓冲设计 冲击力

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CF3燃料棒用包壳腐蚀性能研究

5

作者 邢硕 蒲曾坪 +3 位作者 焦拥军 张坤 张林 秋博文 《中国科技纵横》 2023年第4期59-62,67,共5页

针对自主研发的CF3燃料组件用包壳,基于锆合金腐蚀机理,通过分析堆内外腐蚀数据,开展了包壳腐蚀性能研究,建立了CF3燃料组件用包壳的腐蚀模型,并研究了模型的不确定性。验证结果表明最佳估算模型可以较好地描述CF3燃料组件用包壳的腐蚀... 针对自主研发的CF3燃料组件用包壳,基于锆合金腐蚀机理,通过分析堆内外腐蚀数据,开展了包壳腐蚀性能研究,建立了CF3燃料组件用包壳的腐蚀模型,并研究了模型的不确定性。验证结果表明最佳估算模型可以较好地描述CF3燃料组件用包壳的腐蚀性能,上界模型具有包络性。 展开更多

关键词 CF3 燃料棒 腐蚀性能 包壳

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CF燃料棒高燃耗下的性能评价

6

作者 王坤 邢硕 +1 位作者 张坤 蒲曾坪 《中国核电》 2021年第1期120-122,共3页

本文首先介绍了FUPAC软件中与N36合金包壳相关的计算模型,后针对高燃耗情况下,采用FUPAC软件对CF燃料棒的性能进行理论分析,结果表明:在CF燃料棒燃耗达到60000 MWd/t,寿期内Ⅰ、Ⅱ类运行工况下,其结构完整性能够得到保持。

关键词 FUPAC N36合金包壳 高燃耗 CF燃料棒

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压水堆燃料组件横向非线性特征模拟研究 被引量：4

7

作者 茹俊 肖忠 +4 位作者 蒲曾坪 雍泾 黄春兰 谷明非 粟敏 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期48-51,共4页

压水堆燃料组件的燃料棒依靠格架进行夹持,保持燃料棒的横向和轴向定位。在燃料组件弯曲时,燃料棒与格架产生相对滑移,是燃料组件产生横向非线性特征的主要原因。本文分析典型的压水堆燃料组件格架和燃料棒夹持系统的设计特点,结合分析... 压水堆燃料组件的燃料棒依靠格架进行夹持,保持燃料棒的横向和轴向定位。在燃料组件弯曲时,燃料棒与格架产生相对滑移,是燃料组件产生横向非线性特征的主要原因。本文分析典型的压水堆燃料组件格架和燃料棒夹持系统的设计特点,结合分析和试验结果,将夹持系统的滑移和弯曲特性分解为滑移单元和旋转弹簧单元的效应,从而实现夹持系统的力学模拟。通过计算与试验结果比较,验证所建立的夹持系统模型的有效性。将夹持系统模型用于燃料组件横向非线性模型中,通过模型计算与燃料组件横向拉伸试验结果对比,符合性良好。 展开更多

关键词 燃料组件 横向 非线性 格架 燃料棒 夹持系统

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新型定位格架夹持结构的力学特性研究 被引量：4

8

作者 任全耀 陈杰 +7 位作者 赵瑞瑞 雷涛 郑美银 彭园 秦勉 李建伟 蒲曾坪 陈平 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2411-2417,共7页

定位格架夹持结构是保证燃料棒横向与轴向定位的关键。为进一步提高燃料组件中子经济性、简化定位格架生产流程,本文设计了一种可直接从格架条带上冲制而成的拱形且带小刚性凸起的弹簧结构,与刚凸组成新型定位格架夹持系统。针对设计的... 定位格架夹持结构是保证燃料棒横向与轴向定位的关键。为进一步提高燃料组件中子经济性、简化定位格架生产流程,本文设计了一种可直接从格架条带上冲制而成的拱形且带小刚性凸起的弹簧结构,与刚凸组成新型定位格架夹持系统。针对设计的夹持结构,进行了单条带弹簧、单条带刚凸及格架栅元夹持结构的力学性能试验,获得了弹簧、刚凸、栅元内夹持结构的进程形变量-载荷曲线和回程形变量-载荷曲线,并分析了各结构在100%与120%名义形变量下的载荷、永久形变量等力学性能数据。结果表明:新型全锆夹持结构在名义形变量附近具有较好的力学稳定性;格架栅元夹持结构与单条带弹簧试验所得力学性能相近,表明单条带试验具有较高的代表性和可靠性。 展开更多

关键词 定位格架 夹持结构 力学特性 弹簧 刚凸

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锆合金包壳在微动磨蚀环境下的界面损伤行为 被引量：1

9

作者 焦拥军 李正阳 +4 位作者 蒲曾坪 任全耀 郑美银 巫英伟 秋穗正 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期41-49,共9页

锆合金燃料棒包壳在反应堆内会由于流致振动与定位格架发生微动磨蚀,现有研究并未考虑高温水环境下燃料棒包壳与格架之间的腐蚀加速磨损现象。通过微动磨损试验设备结合电化学工作站,研究不同外加电位(-0.8 V、-0.4 V、0 V、0.4 V和0.8V... 锆合金燃料棒包壳在反应堆内会由于流致振动与定位格架发生微动磨蚀,现有研究并未考虑高温水环境下燃料棒包壳与格架之间的腐蚀加速磨损现象。通过微动磨损试验设备结合电化学工作站,研究不同外加电位(-0.8 V、-0.4 V、0 V、0.4 V和0.8V)下锆合金包壳的微动磨蚀行为。采用SEM、EDX、XPS、EPMA和三维光学显微镜对磨痕表面的微观形貌和化学成分等进行分析,探究不同外加电位下锆合金的摩擦氧化行为及微动损伤机理。结果表明:随着电位的增加,微动过程中的腐蚀电流增加,加速磨损过程中锆合金的氧化腐蚀,锆合金的微动损伤加剧。不同外加电位下磨痕表面均存在明显的犁沟及氧化物颗粒堆积,主要磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损。随着外加电位的增加,锆合金的磨损深度和磨损率增加,这是因为电位的增加使得腐蚀加剧,从而磨损与腐蚀交互作用增强导致磨损率的增加。揭示了电位对锆合金包壳磨痕形貌、磨损量和摩擦腐蚀交互作用的影响规律,阐明了不同电位条件下锆合金的磨损机制,为锆合金包壳在长周期服役过程中磨损行为的分析和预测提供理论支撑。 展开更多

关键词 锆合金 电位 微动磨蚀 磨损机制

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燃料组件压紧部件分析研究 被引量：13

10

作者 张林 蒲曾坪 冯琳娜 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S1期148-151,共4页

燃料组件压紧部件是核反应堆燃料组件的重要部件,其性能影响到燃料组件的完整性乃至安全性,是核电厂安全审查中关注的重点之一。结合燃料组件压紧部件的要求,计算板状弹簧压紧部件全寿期内的压紧力,针对压紧力不足的风险进行了原因分析... 燃料组件压紧部件是核反应堆燃料组件的重要部件,其性能影响到燃料组件的完整性乃至安全性,是核电厂安全审查中关注的重点之一。结合燃料组件压紧部件的要求,计算板状弹簧压紧部件全寿期内的压紧力,针对压紧力不足的风险进行了原因分析,并给出了应对措施及建议。 展开更多

关键词 燃料组件 压紧部件 压紧力

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燃料组件板弹簧压紧系统非线性特征数值研究 被引量：13

11

作者 蒲曾坪 张吉斌 +3 位作者 齐敏 茹俊 张林 庞华 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期87-89,共3页

燃料组件压紧系统是核反应堆燃料组件的重要部件,其性能影响到燃料组件的完整性乃至安全性。本文研究了板弹簧压紧系统运行过程中的非线性特点,并逐项给出了模拟措施,实现了板弹簧压紧系统非线性特征的数值模拟;并通过实测数据对数值模... 燃料组件压紧系统是核反应堆燃料组件的重要部件,其性能影响到燃料组件的完整性乃至安全性。本文研究了板弹簧压紧系统运行过程中的非线性特点,并逐项给出了模拟措施,实现了板弹簧压紧系统非线性特征的数值模拟;并通过实测数据对数值模拟方法进行了验证。 展开更多

关键词 燃料组件 压紧系统 板弹簧 非线性 数值模拟

原文传递

压水堆燃料组件板弹簧压紧系统性能评价方法研究 被引量：5

12

作者 蒲曾坪 耿飞 +4 位作者 黄春兰 庞华 齐敏 彭园 郑美银 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期178-181,共4页

分析了核反应堆燃料组件板弹簧压紧系统的非线性特点,提出了缓解非线性的设计应对措施;并对燃料组件板弹簧压紧系统性能评价方法进行了研究。以浮动核电站用板弹簧压紧系统为例进行了结构优化和性能评价,给出了优化后板弹簧压紧系统结... 分析了核反应堆燃料组件板弹簧压紧系统的非线性特点,提出了缓解非线性的设计应对措施;并对燃料组件板弹簧压紧系统性能评价方法进行了研究。以浮动核电站用板弹簧压紧系统为例进行了结构优化和性能评价,给出了优化后板弹簧压紧系统结构用于浮动核电站的性能情况。 展开更多

关键词 燃料组件 压紧系统 板弹簧 运行特点 性能评价

原文传递

基于FIST四维驱动的核燃料格架系统可靠性提升技术及应用

13

作者 任全耀 蒲曾坪 +1 位作者 张博 段鑫 《科技成果管理与研究》 2024年第9期62-64,共3页

核能是支撑我国能源结构转型、实现"双碳"目标的高效、低碳的基荷能源,核燃料系统是核能的能量之源、安全之基和性能之魂.格架系统在燃料组件中承担了定位核燃料保持核裂变可控、搅混冷却剂导出裂变核能的核心功能,是燃料组... 核能是支撑我国能源结构转型、实现"双碳"目标的高效、低碳的基荷能源,核燃料系统是核能的能量之源、安全之基和性能之魂.格架系统在燃料组件中承担了定位核燃料保持核裂变可控、搅混冷却剂导出裂变核能的核心功能,是燃料组件中结构复杂度高、学科耦合强、功能矛盾大的核心部件.核燃料格架系统是核燃料组件"卡脖子"的技术瓶颈,高可靠性自主研发面临研发技术难度大、研究基础薄弱、国外技术封锁等诸多挑战. 展开更多

关键词 可靠性提升 核燃料组件 格架 核裂变 结构复杂度 核心功能 技术瓶颈 核能

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非均匀辐照环境下燃料组件变形的初步数值模拟 被引量：7

14

作者 粟敏 李垣明 +4 位作者 陈平 王浩煜 蒲曾坪 齐敏 朱发文 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期7-10,共4页

以典型17×17燃料组件为研究对象,考虑非均匀快中子环境、材料辐照效应等因素,基于一定的假设与简化,初步实现了燃料组件整体辐照变形的三维数值模拟。模拟结果表明,在所设定的较大快中子注量和快中子注量梯度作用下,燃料组件仍具... 以典型17×17燃料组件为研究对象,考虑非均匀快中子环境、材料辐照效应等因素,基于一定的假设与简化,初步实现了燃料组件整体辐照变形的三维数值模拟。模拟结果表明,在所设定的较大快中子注量和快中子注量梯度作用下,燃料组件仍具有较低的整体应力水平,但其引起的燃料组件辐照变形会对控制棒落棒和燃料组件装卸造成一定影响。 展开更多

关键词 燃料组件 变形 辐照 数值模拟

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不同流量下控制棒落棒数值模拟研究 被引量：4

15

作者 马超 陈平 +3 位作者 肖忠 茹俊 蒲曾坪 李云 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S2期90-92,共3页

应用控制棒落棒计算程序CRAC对中国先进燃料组件在不同回路流量条件下的落棒敏感性进行计算模拟,并将计算结果同落棒试验中获得结果对比,两者符合较好。控制棒落棒总时间均随着流量的减小而减小;最大及最小落棒时间计算值与试验值非常接... 应用控制棒落棒计算程序CRAC对中国先进燃料组件在不同回路流量条件下的落棒敏感性进行计算模拟,并将计算结果同落棒试验中获得结果对比,两者符合较好。控制棒落棒总时间均随着流量的减小而减小;最大及最小落棒时间计算值与试验值非常接近;名义落棒计算值与试验值较为接近。 展开更多

关键词 回路流量 中国先进燃料组件 控制棒落棒 CRAC程序 数值模拟

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基于蒙特卡洛方法的燃料组件压紧力计算模型研究 被引量：3

16

作者 朱发文 蒲曾坪 +5 位作者 陈平 马超 李云 周小云 曾孝敏 耿飞 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期185-188,共4页

基于蒙特卡洛分析方法建立了燃料组件压紧力计算模型,开展了压紧力计算模型的验证,证实了模型的有效性。实际工程中运用蒙特卡洛方法进行压紧系统验证计算时,采用20万次模拟次数是比较合适的。

关键词 蒙特卡洛方法 燃料组件 压紧力 模型

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基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性优化研究 被引量：3

17

作者 何大明 李垣明 +2 位作者 蒲曾坪 吴兴文 李伟 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期261-265,共5页

板弹簧是核电厂反应堆燃料组件的重要部件,其性能好坏直接关系燃料组件的服役安全性。本文考虑板弹簧材料弹塑性本构关系和大变形等复杂非线性因素,利用ANSYS软件对板弹簧进行了多尺寸耦合约束下的参数化建模,实现了模型几何、六面体网... 板弹簧是核电厂反应堆燃料组件的重要部件,其性能好坏直接关系燃料组件的服役安全性。本文考虑板弹簧材料弹塑性本构关系和大变形等复杂非线性因素,利用ANSYS软件对板弹簧进行了多尺寸耦合约束下的参数化建模,实现了模型几何、六面体网格和接触对的自动建立,并以此分析了板弹簧关键参数对板弹簧特性的影响。基于MATLAB并行计算库,构建了基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性多参数优化平台,以板弹簧设计刚度曲线和最小塑性变形为目标,对板弹簧板厚、变截面位置和圆弧过渡区形式进行了优化。结果表明,基于粒子群的板弹簧多参数智能优化算法,可以显著提升板弹簧的设计效率;在给定板弹簧设计目标曲线和板弹簧参数范围内,该算法可以在较少的迭代次数内获得满足设计目标的结构参数,对核反应堆板弹簧工程设计具有较好的指导意义。 展开更多

关键词 板弹簧 粒子群智能优化算法 刚度曲线

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N36特征化燃料辐照考验及性能评价 被引量：2

18

作者 张坤 陈平 +6 位作者 邢硕 庞华 彭航 蒲曾坪 何梁 张林 秋博文 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期110-113,共4页

N36合金是我国自主研发的先进锆合金,将作为华龙一号反应堆燃料元件的包壳材料。为了研究N36合金包壳的堆内性能,验证其用于燃料元件包壳的可行性,以N36合金为包壳设计了N36合金特征化燃料组件,在秦山二期核电厂反应堆内进行了辐照考验... N36合金是我国自主研发的先进锆合金,将作为华龙一号反应堆燃料元件的包壳材料。为了研究N36合金包壳的堆内性能,验证其用于燃料元件包壳的可行性,以N36合金为包壳设计了N36合金特征化燃料组件,在秦山二期核电厂反应堆内进行了辐照考验,并在每循环末通过池边检查获取堆内性能数据,基于堆内数据对N36合金包壳的性能进行了分析和评价。本文研究提供了N36合金特征化燃料的辐照考验方案、N36合金特征化燃料的设计、堆内性能数据的获取方式以及N36合金与Zr-4合金堆内性能对比结果。 展开更多

关键词 N36合金 特征化燃料 池边检查 性能分析

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定位格架静态屈曲载荷分析方法研究 被引量：2

19

作者 秦勉 蒲曾坪 +3 位作者 陈平 李垣明 茹俊 雷涛 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A01期28-33,共6页

静态屈曲载荷是评价定位格架整体结构性能的重要准则。在分析定位格架各连接构件特征对整体静态屈曲载荷的影响基础上,开展基于有限元分析方法(FEA)的3×3定位格架静态临界屈曲载荷分析方法研究。结果表明:合理的焊点连接与接触参... 静态屈曲载荷是评价定位格架整体结构性能的重要准则。在分析定位格架各连接构件特征对整体静态屈曲载荷的影响基础上,开展基于有限元分析方法(FEA)的3×3定位格架静态临界屈曲载荷分析方法研究。结果表明:合理的焊点连接与接触参数设置,可较为准确地模拟燃料棒夹持状态;燃料棒装载状态、初始夹持力以及摩擦力对该分析方法的计算结果影响较大。 展开更多

关键词 定位格架 静态屈曲载荷 有限元分析

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CF系列燃料组件落棒性能综合评价 被引量：2

20

作者 郭晓明 马超 +3 位作者 陈平 肖忠 蒲曾坪 秦勉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期167-169,共3页

核电压水堆燃料组件中导向管主要功能是为控制棒组件的快速下插提供通道,并且依靠导向管下部缓冲段结构减缓控制棒下落速度,减小冲击力,保证燃料组件结构完整。首先运用落棒时程分析程序(CIGAL)计算得到CF系列燃料组件落棒时间,再利用... 核电压水堆燃料组件中导向管主要功能是为控制棒组件的快速下插提供通道,并且依靠导向管下部缓冲段结构减缓控制棒下落速度,减小冲击力,保证燃料组件结构完整。首先运用落棒时程分析程序(CIGAL)计算得到CF系列燃料组件落棒时间,再利用落棒缓冲分析程序(SAM)计算CF系列燃料组件中缓冲过程冲击力。结果表明:CF3相对于CF2,随着导向管内径减小以及轴肩螺钉孔长度增加,落棒时间变长;落棒过程中缓冲段内压强最大值增大;控制棒组件对燃料组件上管座冲击力最大值减小;控制棒组件撞击之前控制棒在缓冲段内运动时间变长。 展开更多

关键词 落棒时间 落棒冲击力 CF燃料组件

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