水力驱动控制棒热态极限落棒能力分析

控制棒驱动机构是核反应堆的关键设备,其是否正常运行直接关系到核反应堆的安全性。该文对水力驱动控制棒系统在摩擦力卡棒和倒置等极限工况下的停堆问题,提出了步进缸内腔卸压的解决方法,并在热态实验研究的基础上,建立了正置落棒和倒置插棒的理论模型。分析了极限落棒过程参数(位移、速度和棒内外差压)的变化规律,得到了摩擦力卡棒和倒置等极限工况下控制棒插入堆芯的能力。结果表明:在极限工况下水力驱动控制棒有足够能力插入堆芯。     

秦山３００ＭＷ核反应堆控制棒热态落棒实验数值拟合

详细分析了控制棒下落运动的受力情况,并建立了相应的数学模型,结合秦山核电站３００ＭＷ控制棒热态落棒实验数据,对数学模型进行了修正,同时对模型中的有关系数进行了拟合。用拟合的系数进行热态落棒数值模拟,结果与实验结果吻合很好,验证了数学模型的正确性。为控制棒下落的机理分析和数值求解控制棒落棒提供了理论依据和求解方法。     

控制棒水力驱动系统在摇摆工况下的运行特性

通过由控制棒水力驱动系统实验本体、六自由度船舶运动模拟器及测量与控制系统组成的实验装置，进行了实验本体随模拟器摇摆时控制棒的步升、步降及全程快速落棒实验，还进行了实验本体横倾４５°静态下的快速落棒实验，取得了一系列实验数据。实验结果表明：控制棒水力驱动系统在摇摆角达３５°，周期为１０ｓ时仍具有良好的运行可靠性和固有安全性；在横倾４５°时仍能靠重力顺利落棒。因而该系统经过适当改进后可以满足摇摆工况下要求，为该系统应用于船用核动力堆提供了实验依据。     

水力驱动安全棒的运动分析

水力驱动安全棒结构简单 ,具有良好的固有安全性、运行可靠性和经济性。该文从水力学角度出发分析了安全棒水力驱动系统的驱动原理 ,提出了安全棒水力驱动计算模型 ,推导了提棒速度和落棒速度的计算公式 ,通过实例计算分析了提棒和落棒位移 -时间曲线、活塞与驱动缸间隙 -提棒和落棒时间曲线、阀门阻力系数 -提棒和落棒时间曲线。计算结果表明 ,这种水力驱动安全棒提棒缓、落棒快、速度可调 ,满足反应堆安全棒的设计要求     

导向管底部泄流孔水力损失计算分析

核燃料组件导向管底部泄流孔的水力损失系数对控制棒落棒时间和落棒速度有着重要影响。在落棒问题分析中,能否采用叠加理论计算泄流孔的水力损失,必须进行具体分析和论证。采用CFD方法对"突缩-突扩"型和"突缩-突缩"型两类四种泄流孔在不同流速下的水力损失进行了数值模拟计算,并与理论计算结果进行了对比。计算结果表明,对于流道内未充分发展的流动,理论计算结果与数值模拟计算结果存在一定差异。     

导向管连接螺栓开孔后的控制棒落棒缓冲计算

该文研究了导向管连接螺栓开孔后,对控制棒的落棒缓冲过程的影响.该文计算了冷、热态条件下控制棒落棒缓冲过程的速度、时间和压差的变化,并对控制棒落棒时导向管受撞击时产生的应力进行分析,验证了导向管连接螺栓开孔后的控制棒缓冲段仍满足设计要求.     

水力驱动控制棒的失重和超重工况运动特性

针对将水力驱动控制棒系统应用于可移动海水淡化装置时可能会遇到的失重、超重等问题,该文模拟装置以不同方式变速上升或下降较大距离,建立理论模型分析控制棒的运动特性。通过对计算结果进行分析,得出不同温度、流量下水力驱动控制棒系统不出现异常提棒现象的临界加速度。结果表明,对于200MW低温核供热堆装置,可移动海水淡化装置的上升和下降加速度均应小于0.112g。     

核反应堆控制棒水压驱动技术

介绍了控制棒水压驱动系统的技术方案、工作原理、技术效果和安全特性。在对清华大学发明的水力驱动控制棒系统深入研究的基础上,结合商用压水堆磁力提升器的优点,开发一种新型内置式控制棒驱动技术。该驱动技术解决了磁力提升器把驱动机构置于核反应堆压力壳外的缺点,但保留了抓式机构驱动的优点;解决了水力驱动控制棒系统动压驱动因工况变化而引起的驱动特性的复杂性的缺点,继承了内置式控制棒驱动机构不贯穿压力壳、传动线短、避免了弹棒事故等优点。该驱动技术主要应用于一体化布置核反应堆,可以推广到其他研究堆。     

故障在线监测自编码式棒位指示系统

提出了一种结构简单、工作可靠、测量精度高的控制棒位置指示系统—故障在线监测自编码式棒位指示系统。该系统探测器由一个励磁线圈、Ｎ个测量线圈、一个补偿线圈和一根芯棒组成。其中，芯棒由Ｍ段导磁材料与Ｍ１段非导磁材料间隔分布构成。当芯棒随控制棒在测量线圈中央轴向运动时，励磁线圈上输入的交变信号必然在测量线圈上产生交变感应信号，通过接收这些测量线圈的输出信号并进行处理从而判断控制棒棒位。本文详细地介绍了该系统工作原理、硬件结构、软件框图及试验。结论表明：它比现役压水堆使用的线圈编码棒位指示系统性能优越并具有更多的功能—故障在线监测功能，它可完全满足供热堆的棒位测量要求并可用于其他水堆的棒位指示。     

控制棒可动线圈电磁驱动机构电磁力增强机理

为了解释控制棒可动线圈电磁驱动机构加入永磁后电磁力增强的机理,对机构的电磁机理及分布进行了研究。利用Maxwell张量法及有限元分析技术,计算了加装永磁前后衔铁表面的电磁力的分布,分析了加装永磁前后磁密矢量和主气隙的磁通变化规律,并与传统螺管电磁铁进行了比较。分析得出,上永磁使磁密矢量方向向主气隙方向偏转,下永磁使衔铁内的磁通量增加,两者均增加了主气隙的磁通量,这是电磁力提高的主要原因。     

压水堆线圈编码控制棒位置探测器的数学模型

为了设计数字式控制棒位置探测器,根据线圈编码棒位探测器编码机理,确定了探测器的3个编码要素,即测量线圈的布置方式、线圈的分组接线方式和衔铁运行位置。提出了包括编码三要素的函数、4个定义以及探测器输出码推导的数学模型。探测器的输出码(GRAY码)矩阵表征了控制棒在堆内的实际运行位置。以大亚湾核电站的控制棒位置探测器为例,其输出码计算结果表明了线圈编码棒位探测器的数学模型的正确性。该数学模型对于其他类型的数字式棒位探测器同样适用。     

旋转推杆机构在定时器时段控制中的应用

提出一种新型的旋转推杆机构，并用可移动摆杆代替多组固定摆杆，实现了定时器的多时段程序控制．     

5MW低温核供热堆的研制和运行特性

清华大学核能技术设计研究院开发的 ５ ＭＷ低温核供热试验堆已建成运行。本文简要介绍该堆的主要设计特性，其中包括一体化、自稳压和双层壳的结构设计、世界上首次采用的控制棒水力传动系统、自然循环的冷却方式以及防止放射性物质泄人热网的措施等。这些设计措施大大提高了该堆的固有安全性。还介绍了该堆的主要安全性能，重要的试验研究项目及自调节性和自稳定性等运行特性。     

增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明：增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。     

真空接触器电磁机构仿真模型的构建

为解决故障数据获取困难的问题,采用脉冲宽度调制技术控制线圈电压,建立由运动的衔铁、静止的铁芯、线圈和基座组成的真空接触器U形直动式电磁机构模型。Maxwell动静态仿真得出线圈电流曲线、衔铁位移曲线、衔铁速度曲线、电磁吸力曲线、线圈电感曲线和静态磁感应强度图,并与实测结果进行对比发现,仿真与实测曲线特征值的误差在4%以内,表明仿真模型具有较高的精度,有一定工程应用价值。     

智能接触器高频激磁动态特性采集系统的设计

设计一种智能接触器高频激磁动态特性数据采集系统.该系统不仅可以满足传统工频交流或直流激磁下的数据采集,同时也可以满足智能控制时高频激磁动态数据的采集.在此基础上结合电磁机构驱动电路,提出根据驱动电平信号及前端滤波电容的低频电压来合成线圈高频电压的方法.通过实验验证了这一合成方法的有效性,并分析了影响合成精度的因素.该方法不仅大幅降低了采集系统的硬件成本,更重要的是便于实现智能接触器高频激磁下磁链计算方法的嵌入式应用,为接触器动态特性在线监测及探索新的智能控制方案打下基础.     

基于Labview的RGL电源柜测量测试系统

RGL是核电站压水堆（PWR）中的重要系统,用于驱动控制棒提升或下插以实现核反应堆的中子平衡,保证核反应稳定、安全的运行．本文重点介绍了以Labview为核心的RGL电源柜测量测试系统的设计方案,工作原理,系统设计和功能调试．     

小型核电站堆芯方案

 具有长寿命、非能动安全的小型核电站是核电发展的一个重要方向。本研究设计了一个小型核电站堆芯方案。该方案为池式钠冷快堆,采用移动反射层和堆内固定吸收体实现较长的堆芯寿期。进一步计算表明,该堆芯方案的寿期可达30年,功率分布合理,各种反应性系数为负值,控制方式的价值足够,满足设计要求。