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基于Archard模型的反应堆控制棒驱动机构隔热套磨损分析研究

张英楠 彭航 杜华 于天达 余志伟 陈西南 吴昊 张进强

张英楠, 彭航, 杜华, 于天达, 余志伟, 陈西南, 吴昊, 张进强. 基于Archard模型的反应堆控制棒驱动机构隔热套磨损分析研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 209-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0209
引用本文: 张英楠, 彭航, 杜华, 于天达, 余志伟, 陈西南, 吴昊, 张进强. 基于Archard模型的反应堆控制棒驱动机构隔热套磨损分析研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(1): 209-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0209
Zhang Yingnan, Peng Hang, Du Hua, Yu Tianda, Yu Zhiwei, Chen Xinan, Wu Hao, Zhang Jinqiang. Wear Analysis of Thermal Sleeve of Reactor Control Rod Drive Mechanism Based on Archard Model[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 209-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0209
Citation: Zhang Yingnan, Peng Hang, Du Hua, Yu Tianda, Yu Zhiwei, Chen Xinan, Wu Hao, Zhang Jinqiang. Wear Analysis of Thermal Sleeve of Reactor Control Rod Drive Mechanism Based on Archard Model[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(1): 209-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0209

基于Archard模型的反应堆控制棒驱动机构隔热套磨损分析研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.01.0209
详细信息
    作者简介:

    张英楠(1999—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆系统与设备设计及性能分析方面的研究,E-mail: 1274292342@qq.com

    通讯作者:

    彭 航,E-mail: ph19680205@sina.com

  • 中图分类号: TL351.5

Wear Analysis of Thermal Sleeve of Reactor Control Rod Drive Mechanism Based on Archard Model

  • 摘要: 隔热套组件(简称隔热套)是核电厂反应堆控制棒驱动机构的主要部件之一,由于下端部受到喷射流体冲击,法兰与耐压壳发生接触磨损,导致承载能力和抗冲击能力下降,影响控制棒落棒功能。本文基于Archard模型,提出结构磨损特征时间和隔热套磨损微分方程,将结构磨损与运行工况参数及材料物性参数解耦,建立了适用于隔热套的静力学磨损分析模型,得到了沉降高度随结构磨损特征时间变化规律。计算结果表明,对于华龙一号机组驱动机构,其隔热套结构安全运行寿命最长时的倾角为22.6°。通过给出剩余运行寿命与沉降高度对照曲线,为核电厂运行单位提供了隔热套更换评价方法与磨损缺陷处理方案。

     

  • 图  1  隔热套受力示意图和随机碰磨形式示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of the Force on Thermal Sleeve and the Random Contact Wear Form

    图  2  隔热套结构与接触示意图

    R1—密封壳内径;R2—隔热套法兰外径;R—圆角半径

    Figure  2.  Structure and Contact Form of Thermal Sleeve

    图  3  隔热套磨损示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Thermal Sleeve Wear

    图  4  高度损失量、沉降高度与倾角区间示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of Height Loss, Sedimentation Height and Inclination Angle Range

    图  5  磨损阶段示意图

    Figure  5.  Schematic Diagram of Wear Stages

    图  6  倾角为22.6°和45.0°时磨损深度随特征时间分布

    Figure  6.  Wear Depth Distribution with Characteristic Time at Inclination Angles of 22.6° and 45.0°

    图  7  不同倾角磨损深度分布及接触面D、N、M点包络线

    Figure  7.  Wear Depth Distribution with Different Inclination Angles and Envelopes of Points D, N and M on Contact Surface

    图  8  不同倾角N<P<M磨损阶段特征时间占比

    Figure  8.  Characteristic Time Proportion of N<P<M Wear Stage with Different Inclination Angles

    图  9  不同允许高度损失量下特征时间分布

    Figure  9.  Characteristic Time Distribution with Different Allowable Height Loss

    图  10  不同倾角下剩余寿命-沉降高度对照图

    Figure  10.  Comparison of Remaining Operation Life-Sedimentation Height with Different Inclination Angles

    表  1  隔热套沉降处理方案

    Table  1.   Solution for Thermal Sleeve Sedimentation

    评价指标评价标准选用标准
    剩余寿命≥50%维持现状,定期检查
    10%~50%建议缓解,采取缓解措施
    ≤10%需要更换,采取更换措施
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-09
  • 修回日期:  2024-05-29
  • 刊出日期:  2025-02-15

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