论文部分内容阅读
论文针对水力驱动控制棒系统在发生摩擦力卡棒和倒置等极限情况下的落棒问题，采用步进缸内腔卸压的解决办法，在200MW低温核供热堆水力驱动控制棒系统1：1实验装置上进行了卸压快速落棒实验和卸压棒位不变实验。实验结果表明步进缸内腔卸压方法可以明显提高落棒速度、缩短落棒时间。依据水力驱动控制棒系统的工作原理和步进缸结构设计，及卸压快速落棒实验和卸压棒位不变实验结果，建立了正置卸压落棒模型、倒置卸压插棒模型、正置卸压棒位不变模型和倒置卸压棒位不变模型，详细分析了正置落棒和倒置插棒过程各参数的变化规律。步进缸内腔卸压方法可获得两倍以上步进缸外套重量的推力作用在外套上且维持10s以上，能够克服两倍以上步进缸外套重量的卡棒摩擦力使控制棒插入堆芯；如果控制棒倒置，也有一倍以上步进缸外套重量的推力作用在步进缸外套上，使外套向上运动插入堆芯。卸压箱与大气相通与否对实验结果影响很小。为水力驱动控制棒系统在发生摩擦力卡棒和倒置等极限情况下落棒问题的解决提供了一种切实可行的方法，为核供热堆应用于海水淡化船提供了技术储备。应用计算流体力学程序CFX5建立水力步进缸数值计算模型，对步进缸内部三维流场进行了数值模拟，并对不同结构参数、不同温度下步进缸槽对孔部位的流场以及槽对孔阻力系数、排气孔和迷宫漏流进行了数值计算和分析。结果表明步进缸槽对孔阻力系数受外套孔直径和内套孔直径影响较大，受内套槽高影响很小。槽对孔阻力系数受温度影响很小。建立了步进缸静态保持流量计算模型，对不同结构参数、不同温度下步进缸静态保持流量进行数值计算，得到了静态保持流量随结构参数和温度的变化规律。数值计算结果还表明，迷宫采用12～20道即可，道数再增加对步进缸静态保持流量影响很小。数值计算得到的槽对孔阻力系数以及水力步进缸静态保持流量与实验结果吻合良好，论证了数值模拟方法应用于水力驱动控制棒系统机理分析的可行性和可信性，并获得了比实验结果更详细的数据，这对于水力驱动控制棒系统的优化设计具有重要参考价值。