• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

核电厂混合堆芯条件下燃料组件抗震性能研究

魏超 潘昕怿 别业旺 宋辰宁

魏超,潘昕怿,别业旺,宋辰宁,2025. 核电厂混合堆芯条件下燃料组件抗震性能研究. 震灾防御技术,20(4):1−10. doi:10.11899/zzfy20250006. doi: 10.11899/zzfy20250006
引用本文: 魏超,潘昕怿,别业旺,宋辰宁,2025. 核电厂混合堆芯条件下燃料组件抗震性能研究. 震灾防御技术,20(4):1−10. doi:10.11899/zzfy20250006. doi: 10.11899/zzfy20250006
Wei Chao, Pan Xinyi, Bie Yewang, Song Chenning. Seismic Performance of Fuel Assembly under Mixed Core Condition of Nuclear Power Plant[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20250006
Citation: Wei Chao, Pan Xinyi, Bie Yewang, Song Chenning. Seismic Performance of Fuel Assembly under Mixed Core Condition of Nuclear Power Plant[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention. doi: 10.11899/zzfy20250006

核电厂混合堆芯条件下燃料组件抗震性能研究

doi: 10.11899/zzfy20250006
基金项目: 国家科技重大专项课题(2017 ZX06002004-001-005)
详细信息
    作者简介:

    魏超,男,生于1985年。高级工程师。主要从事反应堆结构力学研究工作。E-mail:weichaoemail@sina.com

    通讯作者:

    宋辰宁,男,生于1987年。副教授,博士。主要从事结构抗震相关研究。E-mail:scanner2007@163.com

Seismic Performance of Fuel Assembly under Mixed Core Condition of Nuclear Power Plant

  • 摘要: 我国先进燃料组件的自主研发将有助于提升核电厂的经济性和安全性。在新型燃料组件入堆形成混合堆芯时,需要开展燃料组件相容性、中子学特性及抗震性能等方面的安全评价。针对新型燃料组件入堆换料方案中出现的混合堆芯条件,结合自主化新型燃料组件设计改进特点,开展堆芯燃料组件抗震分析,研究不同设计改进和不同装载方案对燃料组件抗震性能的影响。结果表明:均质堆芯条件下,随着单排组件数量的增多,组件格架的最大碰撞力和最大位移逐渐增大,选择单排15个组件开展抗震分析具有一定的保守性。混合堆芯条件下,格架刚度参数变化对入堆第1和第2循环格架最大位移影响较大,导向管壁厚增加和格架刚度减小等参数改进会引起第1循环边缘对称AA组件装载方案格架最大碰撞力的大幅增长,可能超过单排15个组件成为整个堆芯组件格架的最大碰撞力,需要在混合堆芯燃料组件安全评价中重点关注。
  • 图  1  燃料组件简化模型示意图

    Figure  1.  Simplified model of fuel assembly

    图  2  燃料组件结构

    Figure  2.  The structure of fuel assembly

    图  3  平衡循环燃料管理方案

    Figure  3.  The equilibrium cycle fuel management scheme

    图  4  燃料组件模型前3阶振型

    Figure  4.  The three vibration modes of the fuel assembly model

    图  5  导向管壁厚参数改进抗震计算结果

    Figure  5.  Seismic calculation results of guide tube wall thickness

    图  6  格架刚度降低抗震计算结果

    Figure  6.  Seismic calculation results of grid stiffness reduce

    图  7  格架刚度增加抗震计算结果

    Figure  7.  Seismic calculation results of grid stiffness increase

    图  8  不同参数改进单排11个组件第1循环各装载方案抗震计算结果

    Figure  8.  Different parameters improve the seismic calculation results of the first cycle loading schemes of 11 components in a single row

    图  9  新入堆组件位于控制棒位置时不同装载方案抗震计算结果

    Figure  9.  The seismic calculation results of different loading schemes when the new reactor assembly located at the control rod position

    表  1  新型燃料组件结构设计改进参数

    Table  1.   Improved parameters of new fuel assembly structure design

    组件类型改进参数描述入堆方式
    A参照组件已在堆
    BB1参照组件导向管壁厚增加0.1 mm新入堆
    B2参照组件格架刚度减小5%
    B3参照组件格架刚度增大5%
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    表  2  混合堆芯燃料组件分批次入堆装载方案

    Table  2.   Mixed core fuel assembly batch loading scheme

    序号 组件数量 新组件入堆第1循环 新组件入堆第2循环 新组件入堆第3循环(B组件均质堆芯)
    1 3 AAA AAA BBB
    2 7 A(A)B(B)B(A)A A(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B
    3 9 A(B)B(A)A(A)B(B)A A(B)B(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B(B)B
    4 11 A(A)B(A)B(A)B(A)B(A)A A(B)B(B)B(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B
    5 13 A(B)B(A)B(A)B(A)B(A)B(B)A A(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B
    6 A(B)A(B)A(B)A(B)A(B)A(B)A B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B
    7 15 A(B)A(B)A(B)A(A)A(B)A(B)A(B)A A(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B(B)B
    8 A(B)A(A)B(A)A(A)A(A)B(A)A(B)A A(B)B(B)B(B)B(A)B(B)B(B)B(B)A B(B)B(B)B(B)B(A)B(B)B(B)B(B)B
    注:括号表示堆芯控制棒位置
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    表  3  燃料组件前7阶模态计算结果(单位:赫兹)

    Table  3.   The seven order modal calculation results of fuel assembly (Unit:Hz)

    组件类型阶数
    1234567
    A2.855.989.1413.1017.0122.4925.75
    B12.886.049.2513.2517.2222.7326.09
    B22.835.879.0212.9816.8722.2125.52
    B32.866.019.1913.2117.1422.5325.91
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-01-10
  • 录用日期:  2025-04-11
  • 修回日期:  2025-04-10
  • 网络出版日期:  2026-01-07

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