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超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究

郑乐乐 岳题 朱发文 秦勉 李翔 刘孟龙 黄山

郑乐乐, 岳题, 朱发文, 秦勉, 李翔, 刘孟龙, 黄山. 超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 113-117. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0113
引用本文: 郑乐乐, 岳题, 朱发文, 秦勉, 李翔, 刘孟龙, 黄山. 超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(4): 113-117. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0113
Zheng Lele, Yue Ti, Zhu Fawen, Qin Mian, Li Xiang, Liu Menglong, Huang Shan. Calculation and Analysis of Rod Dropping Process of Improved Control Rod Assembly for Supercritical Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 113-117. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0113
Citation: Zheng Lele, Yue Ti, Zhu Fawen, Qin Mian, Li Xiang, Liu Menglong, Huang Shan. Calculation and Analysis of Rod Dropping Process of Improved Control Rod Assembly for Supercritical Pressurized Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(4): 113-117. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0113

超临界压水堆改进型控制棒组件落棒过程计算分析研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.04.0113
基金项目: 国家重点研发计划(2018YFE0116100)
详细信息
    作者简介:

    郑乐乐(1993—),男,工程师,现主要从事反应堆燃料组件设计及性能分析方面的研究,E-mail: supershooterm10@outlook.com

  • 中图分类号: TL352.1

Calculation and Analysis of Rod Dropping Process of Improved Control Rod Assembly for Supercritical Pressurized Water Reactor

  • 摘要: 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。

     

  • 图  1  改进型控制棒组件及其落棒通道结构示意图

    Figure  1.  Schematic Figure of Improved Control Rod Assembly and Its Rod Dropping Channel

    图  2  落棒过程中速度和位移随时间变化

    Figure  2.  Variation of Velocity and Displacement with Time during Rod Dropping

    图  3  落棒过程中控制棒组件受力随时间变化

    Figure  3.  Variation of Force Exerted on Control Rod Assembly with Time during Rod Dropping

    图  4  落棒过程中导向管内的压力随时间的变化

    Figure  4.  Variation of Pressure in the Guide Tube with Time during Rod Dropping

    表  1  改进型控制棒组件及其落棒通道结构参数

    Table  1.   Structural Parameters of Improved Control Rod Assembly and Its Rod Dropping Channel

    设计参数参数值
    控制棒外径/mm17
    导向管外径/mm20
    导向管内径/mm19
    导向管缩径段内径/mm18
    导向管下端流水孔直径/mm3
    导向管缩径段长度/mm850
    导向管总长度/mm4290
    导向管中心距/mm20.5
    控制棒组件十字形落棒通道尺寸
    (长×宽×厚)/(mm×mm×mm)
    185×185×21
    控制棒组件落棒行程/mm4100
    控制棒驱动线质量/kg90
    下载: 导出CSV

    表  2  物性参数表

    Table  2.   List of Material Properties

    参数参数值
    工作压力/MPa25
    平均工作温度/℃390
    水密度/(kg·m−3)221
    水动力粘度/(Pa·s)3.17×10−5
    下载: 导出CSV
  • [1] USDOE. A technology roadmap for generation Ⅳ nuclear energy systems: GIF-002-00[R]. Washington: United States Department of Energy, 2002.
    [2] 朱发文,雷涛,程华旸,等. 一种适用于十字形控制棒的超临界燃料组件设计[J]. 核动力工程,2013, 34(1): 35-39. doi: 10.3969/j.issn.0258-0926.2013.01.008
    [3] 肖聪,罗英,张宏亮,等. 基于动网格技术的超临界水冷堆控制棒落棒及缓冲分析[J]. 核动力工程,2017, 38(S2): 79-83.
    [4] 朱发文, 冯琳娜, 庞华, 等. 一种内插束棒型控制棒的燃料组件: 中国, CN105931678A[P]. 2016-09-07.
    [5] 隋洪涛, 李鹏飞, 马世虎, 等. 精通CFD动网格工程仿真与案例实战[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2013: 30-31.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-19
  • 修回日期:  2021-09-17
  • 刊出日期:  2022-08-04

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