[發明專利]單根快堆組件熱彎曲試驗約束裝置及熱變形接觸測量方法

有效

• 申請號: 201710491273.4
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107369482B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 巫英偉;蘇光輝;馬澤華;秋穗正;田文喜;馬振輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G21C17/08
• 分類號: G21C17/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種單根快堆組件熱彎曲試驗約束裝置及熱變形接觸測量方法，該裝置包括立柱，立柱的上部和中部各安裝一個支撐座，每個支撐座上設有螺桿固定座，螺桿可在螺桿固定座上做直線移動，螺桿固定座兩側各有一個螺帽用于將螺桿固定；C型連接件將螺桿與六角卡箍連接起來；本發明還提供采用該裝置進行熱變形接觸測量方法；該約束裝置最大程度上模擬了實際反應堆內單根快堆組件的約束和受力情況，該熱變形接觸測量方法為單根組件的熱?變形?接觸機理研究提供豐富、有效的數據。

技術領域

本發明屬于快堆組件熱彎曲試驗技術領域，具體涉及一種單根快堆組件熱彎曲試驗約束裝置及熱變形接觸測量方法。

背景技術

鈉冷快堆裝料后，堆芯圍筒對外圍組件進行約束，而內部組件之間通過六角形套管的上、下墊塊的相互接觸達到約束效果。反應堆運行后，高溫、高壓差、高中子通量都可使組件發生彎曲變形，相鄰組件的接觸力會造成更嚴重的彎曲，較大的組件變形會給核電站的安全運行帶來不利影響，如增加組件插拔力、組件倒換困難、加速組件破損、堆芯象限功率傾斜等。

組件受到接觸力后的熱‐變形‐接觸耦合問題具有高度非線性特性，大多數國家都是對簡化的組件進行數值模擬來預測堆芯組件的變形行為，但簡化后的模型大大降低了準確性；更好的方法是通過半經驗公式對耦合問題進行數學建模，而數學模型的驗證則需要開展相關的組件受限熱彎曲試驗來提供數據支撐。其中，單根組件受限熱彎曲試驗是最簡單的情形：對單根組件施加約束后給定一個溫度梯度，測量組件位移以及與約束件的接觸力，得到溫度梯度、位移、接觸力三者的關系。單根組件受限熱彎曲試驗研究了組件受熱彎曲后對相鄰組件的影響，為研究全堆芯組件的熱‐變形‐接觸問題奠定基礎。

國內外公開的資料中，只有日本開展過單根組件對邊受限熱彎曲實驗(E.OKUDA,K.MAEDA,N.MIZOO.STAGE 2 EXAMPLES Appendix.1 Example Problem Specification(EX‐1A).VERIFICATION AND VALIDATION OF LMFBR STATIC CORE MECHANICS CODES PARTⅠ,p.18‐27,IAEA,VIENNA,1990)。實驗方式是在一根組件六角形套管內壁面的一邊上放置金屬加熱片，金屬加熱片模擬活性區的燃料芯塊，加熱邊下墊塊及對邊上墊塊處設置固定的壓力傳感器來限制組件的橫向位移；通過金屬加熱片施加一定的溫度梯度，組件沿著加熱邊的對邊彎曲，力傳感器測得接觸力信號，該接觸力近似于堆芯內組件熱變形的接觸力，通過熱電偶測得對邊溫度梯度大小，再通過不同高度上的激光位移傳感器來測量組件的橫向位移。該實驗裝置雖然能夠得到組件的對邊溫差、位移與接觸力的關系，但存在較大缺陷——組件只能發生一個方向的熱變形，只能測量一個方向的接觸力，同時激光位移傳感器只能測量一個方向的水平位移，這些與實際情況是不符的。實際堆芯中組件溫度分布復雜，組件會沿著任意方向彎曲且組件變形情況復雜，應該開展實驗模擬實際堆芯的情況，橫向約束組件六個方向的上、下墊塊，測量組件溫度分布，測量組件熱變形的三維位移并測量每個墊塊處的接觸力大小，從而得到單根組件熱‐變形‐接觸的經驗關系式，為組件變形分析程序提供數學模型。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種單根快堆組件熱彎曲試驗約束裝置及熱變形接觸測量方法，該裝置能夠限制快堆組件的上墊塊、下墊塊六個方向的橫向位移，解決現有技術中快堆組件無法往不同方向熱變形的問題；本發明測量方法，能夠測量快堆組件的溫度分布、熱變形后三維位移量以及墊塊處的接觸力，解決現有技術中，無法測量快堆組件三維位移以及不同方向接觸力大小的問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：