大型压水堆控制棒驱动线性能研究

摘要

控制棒驱动线是核电厂关键设备之一，主要由燃料组件导向管、控制棒组件、导向筒组件和控制棒驱动机构组成。控制棒驱动线系统实现正常的反应堆启动、停堆、功率调节和燃耗补偿。紧急停堆时，控制棒在断电后自动释放，依靠重力插入堆芯，以保证堆芯的完整性，控制棒驱动线的落棒时间及其综合性能是反应堆设计的关键。
　　为研究 AP1000核电站驱动线性能，本文建立了驱动线试验研究平台，针对驱动线系统的一组，采用1:1全尺寸结构模拟，设计制造了多功能的驱动线落棒试验本体，具备了驱动线综合试验条件，实现了棒控棒位电气测量和控制棒落棒同步可视化测量技术。文章采用高速摄像得到了完整的落棒图像，结果表明可视化试验结果与棒位测量系统得到结果良好吻合，证明了高速摄像可视化技术在驱动线试验中的可行性。
　　本文完成了控制棒驱动杆抽插试验，测量得到驱动杆运动过程中所受摩擦力，研究了影响摩擦力的关键因素；文章开展了不同工况下落棒试验，研究了棒位高度、纵向流量、横向流量、温度和压力等因素对落棒性能的影响，文章研究了驱动线不同部位变形、错位对落棒性能的影响，获得了丰富的试验数据、积累了驱动线试验经验。试验结果表明，落棒时间满足AP1000设计要求。
　　文章创新的应用数字图像处理技术对驱动线落棒图像进行处理，准确得到了驱动线落棒过程速度、加速度曲线，对落棒过程进行了完整的分析。结果表明，棒位高度、纵向流量和横向流量对落棒速度、加速度存在显著影响，变形、错位因素的影响相对较小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

符号说明

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 控制棒驱动线系统介绍

1.3 文献综述及模型分析

1.4 本文主要工作

第二章 试验系统及研究方法

2.1 试验系统

2.2 试验本体

2.3 测控系统

2.4 试验工况

2.5 数据处理及分析

2.6 试验方法

2.7 小结

第三章 静水条件下试验

3.1 驱动线抽插摩擦力试验研究

3.2 静水条件下步跃试验

3.3 静水条件下落棒试验

3.4 小结

第四章 流量、温度及压力敏感性研究

4.1 纵向流对落棒的影响

4.2 横向流对落棒的影响

4.3 温度对落棒的影响

4.4 系统压力对落棒的影响

4.5 小结

第五章 错位及变形对落棒试验的影响

5.1 上部支撑板错位影响

5.2 下部导向筒变形影响

5.3 燃料组件变形影响

5.4 燃料组件变形、顶盖错位组合影响

5.5 小结

第六章 图像处理技术分析与应用

6.1 数字图像处理技术基础

6.2 相关函数法

6.3 图像处理技术应用

6.4 落棒速度和加速度分析

6.5 小结

第七章 结论

7.1 主要工作与结论

7.2 主要创新点

7.3 未来展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果