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压水堆燃料组件轴向刚度模型及影响因素分析研究

金渊 古成龙 田玮 张玉相 李伟才

金渊, 古成龙, 田玮, 张玉相, 李伟才. 压水堆燃料组件轴向刚度模型及影响因素分析研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 112-120. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0112
引用本文: 金渊, 古成龙, 田玮, 张玉相, 李伟才. 压水堆燃料组件轴向刚度模型及影响因素分析研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 112-120. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0112
Jin Yuan, Gu Chenglong, Tian Wei, Zhang Yuxiang, Li Weicai. Analysis and Research on Axial Stiffness Model and Influencing Factors of PWR Fuel Assembly[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 112-120. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0112
Citation: Jin Yuan, Gu Chenglong, Tian Wei, Zhang Yuxiang, Li Weicai. Analysis and Research on Axial Stiffness Model and Influencing Factors of PWR Fuel Assembly[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 112-120. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0112

压水堆燃料组件轴向刚度模型及影响因素分析研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0112
详细信息
    作者简介:

    金 渊(1987—),男,高级工程师,现主要从事燃料组件方面的研究,E-mail: 644638559@qq.com

  • 中图分类号: TL352.1

Analysis and Research on Axial Stiffness Model and Influencing Factors of PWR Fuel Assembly

  • 摘要: 目前国内商业压水堆燃料组件事故工况轴向分析模型主要依赖国外技术转让,在理论机理研究深度上明显不足。本文从燃料组件的基本结构特征出发,基于基本的力学理论,首先建立较小的基本结构特征单元模型并分析其轴向刚度,进而合理推广该基本结构模型并建立整体的燃料组件轴向分析模型。基于提出的分析模型,开展了格架层数、夹持系统以及导向管厚度三方面的轴向刚度敏感性分析,分析结果表明格架层数与组件轴向刚度呈负相关性,格架夹持力影响燃料棒滑移力阈值,导向管厚度增加引起组件轴向刚度增加。本文研究结果可为新型燃料组件事故工况轴向模型研究提供新的思路。

     

  • 图  1  基本子结构轴向模型

    Figure  1.  Axial Model Substructure

    图  2  考虑重量影响的基本子结构轴向模型

    Figure  2.  Axial Model Substructure with Mass Effect

    图  3  典型组件类型轴向刚度模型

    Figure  3.  Axial Stiffness Model of Typical Fuel Assembly

    图  4  质点受力分析示意图

    Figure  4.  Diagram of Forces on Each Mass Particle

    表  1  典型组件的各跨燃料棒及导向管轴向刚度

    Table  1.   Axial Stiffness of Fuel Rods and Guide Thimbles on Each Span for Typical Fuel Assembly

    导向管轴向刚度
    Ki /(N·mm−1)
    燃料棒轴向刚度
    Kr_i /(N·mm−1)
    l1 605993.4
    l2 88292.0 794279.8
    l3 88461.1 795801.4
    l4 88478.1 795953.9
    l5 88461.1 795801.4
    l6 88461.1 795801.4
    l7 88461.1 795801.4
    l8 144669.7 669527.5
    l9 1301783.5
    下载: 导出CSV

    表  2  不同格架跨的组件刚度计算对比

    Table  2.   Comparison of Fuel Assembly Axial Stiffness with Different Number of Grids

    格架层数 燃料棒滑移前
    组件轴向刚度/
    (N·mm−1)
    燃料棒第一次
    滑移后组件轴向
    刚度/(N·mm−1)
    备注
    8层 95842.1 62042.7 原组件
    7层 107517.9 66734.0 去掉l2
    6层 122400.7 72181.4 去掉l2跨、l3
    5层 142061.2 78595.9 去掉l2跨、l3跨、l4
    下载: 导出CSV

    表  3  不同导向管内径的组件刚度计算对比

    Table  3.   Comparison of Fuel Assembly Axial Stiffness with Different Guide Thimble Thicknesses

    上部导向管
    内径/mm
    燃料棒滑移前组件
    轴向刚度/(N·mm−1
    燃料棒第一次滑移后组件
    轴向刚度/(N·mm−1
    11.45 95842.1 62042.7
    11.35 97832.9 63405.1
    11.25 99645.6 64623.8
    11.15 101314.3 65726.0
    11.05 102864.5 66732.2
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-26
  • 修回日期:  2024-04-03
  • 刊出日期:  2024-12-17

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