核电站控制棒驱动机构冷却方式的数值研究
发布时间：2022-10-30 14:57
磁力提升式控制棒驱动机构对控制棒组件的驱动及控制主要是通过线圈组件来实现。当控制棒驱动机构（CRDM）在执行上提、下插或保持功能时,线圈组件中至少有一组线圈通电,通电线圈的电阻效应以热量形式释放,并可能导致线圈温度升高。因此为了确保控制棒驱动机构的运行可靠性,对线圈组件中导线的最高工作温度有着严格的限制。本文以某压水堆核电厂CRDM群的布置方式为基础,采用CFD数值模拟方法,计算分析了 CRDM群及其周围区域的流场及温度场,研究CRDM采用空气自然对流冷却方式的可行性。并探讨了不同因素对CRDM采用自然循环冷却方式时温度场的影响,如安全壳内环境温度、CRDM上风罩长度、驱动杆行程套管长度等。本文首先利用Pro/E软件建立压力容器顶部CRDM群与周围空气流域的三维几何模型,利用ICEM软件对计算区域进行网格剖分,最后使用CFD软件对CRDM群进行流场分析。计算中首先通过三维全场模拟,确定不同工况条件下CRDM线圈最高温度位置,并获得CRDM与外部空气自然对流的换热系数;然后通过对单根CRDM建立精细的二维几何模型,实现对CRDM内部温度场的精确模拟;最后通过观察线圈最高温度来评定自然循环...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国内外实验研究
1.2.2 国内外数值计算研究
1.3 本文主要研究内容
第2章 计算模型建立
2.1 计算流体动力学简介
2.1.1 CFD基本理论介绍
2.1.2 CFD相关软件介绍
2.2 几何模型
2.3 网格剖分
2.3.1 三维整体流场网格剖分
2.3.2 单根CRDM二维网格划分
2.3.3 网格质量
2.4 材料物性参数设置
2.4.1 水和不锈钢的物性设置
2.4.2 空气物性参数设置
2.4.3 玻璃丝物性设置
2.4.4 线圈材料物性设置
2.5 计算模型设定
2.5.1 流态模型
2.5.2 求解控制方法
2.5.3 线圈热源设置
2.6 边界条件设定
2.6.1 三维整场计算边界条件
2.6.2 二维单根CRDM详细计算边界条件
2.7 本章小结
第3章 不同运行状态下的CRDM群流场分析
3.1 网格无关性验证
3.2 计算收敛性判定
3.3 自然对流条件下CRDM群温度场分析
3.3.1 提升状态时计算分析
3.3.2 下降状态时计算分析
3.3.3 保持状态时计算分析
3.4 强迫对流冷却时CRDM群流场分析
3.5 本章小结
第4章 自然循环影响因素分析
4.1 驱动杆行程套管长度的影响分析
4.2 安全壳内环境温度对线圈温度的影响分析
4.3 上风罩长度对线圈温度的影响分析
4.4 线圈间隙对线圈温度的影响分析
4.5 本章小结
第5章 单根CRDM计算分析
5.1 单根CRDM计算边界条件
5.2 单根CRDM温度场分析
5.2.1 中心处单根CRDM下降状态40℃壁温分析
5.2.2 中心处单根CRDM下降状态70℃壁温分析
5.2.3 边角处单根CRDM下降状态70℃壁温分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPR1000、AP1000和EPR控制棒驱动机构及材料差异分析[J]. 兰银辉,孙广,尤磊,邓小云. 热处理技术与装备. 2013(04)
[2]核电厂控制棒驱动机构工作线圈温度场分析[J]. 丁宗华,刘刚. 机械研究与应用. 2013(02)
[3]CAP1000一体化堆顶组件风冷系统流场分析[J]. 于浩,张明,冯少东,郝国锋,翁羽. 核技术. 2013(04)
[4]耐高温绝缘漆在核电控制棒驱动机构线圈组件用电磁线及引接线上的应用研究[J]. 李福,索晋玄,王星,许孝新,凌春华. 辐射研究与辐射工艺学报. 2012(03)
[5]压水堆核电站控制棒驱动机构金属材料设计[J]. 兰银辉,熊少阳,尤磊,刘克明. 热处理技术与装备. 2011(06)
[6]控制棒驱动机构传热模型的简化及在疲劳分析中的应用[J]. 金挺,张庆红,熊光明. 核动力工程. 2011(S1)
[7]核反应堆控制棒驱动机构的结构及制造[J]. 周洁. 装备机械. 2010(04)
[8]先进堆长寿命控制棒驱动机构热态寿命考验[J]. 郑海峰,钟艳敏,王源,傅仿松,许晓兰,胡继红. 核动力工程. 2002(S1)
[9]水力驱动控制棒静态特性实验研究[J]. 薄涵亮,郑文祥,董铎,王大中. 核动力工程. 2001(01)
[10]600MW核电站控制棒驱动机构原理样机风冷试验[J]. 彭航,许厚明,李红鹰,杨柯,胥春燕. 核动力工程. 2000(03)
本文编号：3699102
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 国内外实验研究
1.2.2 国内外数值计算研究
1.3 本文主要研究内容
第2章 计算模型建立
2.1 计算流体动力学简介
2.1.1 CFD基本理论介绍
2.1.2 CFD相关软件介绍
2.2 几何模型
2.3 网格剖分
2.3.1 三维整体流场网格剖分
2.3.2 单根CRDM二维网格划分
2.3.3 网格质量
2.4 材料物性参数设置
2.4.1 水和不锈钢的物性设置
2.4.2 空气物性参数设置
2.4.3 玻璃丝物性设置
2.4.4 线圈材料物性设置
2.5 计算模型设定
2.5.1 流态模型
2.5.2 求解控制方法
2.5.3 线圈热源设置
2.6 边界条件设定
2.6.1 三维整场计算边界条件
2.6.2 二维单根CRDM详细计算边界条件
2.7 本章小结
第3章 不同运行状态下的CRDM群流场分析
3.1 网格无关性验证
3.2 计算收敛性判定
3.3 自然对流条件下CRDM群温度场分析
3.3.1 提升状态时计算分析
3.3.2 下降状态时计算分析
3.3.3 保持状态时计算分析
3.4 强迫对流冷却时CRDM群流场分析
3.5 本章小结
第4章 自然循环影响因素分析
4.1 驱动杆行程套管长度的影响分析
4.2 安全壳内环境温度对线圈温度的影响分析
4.3 上风罩长度对线圈温度的影响分析
4.4 线圈间隙对线圈温度的影响分析
4.5 本章小结
第5章 单根CRDM计算分析
5.1 单根CRDM计算边界条件
5.2 单根CRDM温度场分析
5.2.1 中心处单根CRDM下降状态40℃壁温分析
5.2.2 中心处单根CRDM下降状态70℃壁温分析
5.2.3 边角处单根CRDM下降状态70℃壁温分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]CPR1000、AP1000和EPR控制棒驱动机构及材料差异分析[J]. 兰银辉,孙广,尤磊,邓小云. 热处理技术与装备. 2013(04)
[2]核电厂控制棒驱动机构工作线圈温度场分析[J]. 丁宗华,刘刚. 机械研究与应用. 2013(02)
[3]CAP1000一体化堆顶组件风冷系统流场分析[J]. 于浩,张明,冯少东,郝国锋,翁羽. 核技术. 2013(04)
[4]耐高温绝缘漆在核电控制棒驱动机构线圈组件用电磁线及引接线上的应用研究[J]. 李福,索晋玄,王星,许孝新,凌春华. 辐射研究与辐射工艺学报. 2012(03)
[5]压水堆核电站控制棒驱动机构金属材料设计[J]. 兰银辉,熊少阳,尤磊,刘克明. 热处理技术与装备. 2011(06)
[6]控制棒驱动机构传热模型的简化及在疲劳分析中的应用[J]. 金挺,张庆红,熊光明. 核动力工程. 2011(S1)
[7]核反应堆控制棒驱动机构的结构及制造[J]. 周洁. 装备机械. 2010(04)
[8]先进堆长寿命控制棒驱动机构热态寿命考验[J]. 郑海峰,钟艳敏,王源,傅仿松,许晓兰,胡继红. 核动力工程. 2002(S1)
[9]水力驱动控制棒静态特性实验研究[J]. 薄涵亮,郑文祥,董铎,王大中. 核动力工程. 2001(01)
[10]600MW核电站控制棒驱动机构原理样机风冷试验[J]. 彭航,许厚明,李红鹰,杨柯,胥春燕. 核动力工程. 2000(03)
本文编号：3699102
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