格架与燃料棒振动磨蚀(GTRF)原理、优化策略与措施

摘要

随着核电技术的日益发展,人们对核电的经济性和安全性提出了更高的要求.提高核电的经济性和安全性均要求燃料在运行过程中可靠性应达到更高层次,而格架与燃料棒振动磨蚀(GTRF)正是目前导致压水堆燃料发生破损失效、影响燃料可靠性最严重的问题之一.GTRF是燃料组件的格架与燃料棒之间的微动磨蚀,该微动磨蚀源自燃料组件格架夹持系统与燃料棒包壳之间的相对运动,相对运动的能量则源自堆内冷却剂的流动动能.GTRF是压水堆运行过程中应重点关注的一种动力学现象,它涉及到流体的流动使燃料棒产生振动、燃料棒包壳材料承受磨蚀的能力、格架夹持材料在堆内高温辐照条件下的夹持能力与刚度变化等众多现象.本文总结了GTRF现象产生的理论基础,回溯了迄今为止压水堆中所发生的典型GTRF失效案例,同时还跟踪调查了国际核工业界针对GTRF所采取的优化策略与措施、所得到的先进设计成果,并在此基础上总结了各种针对GTRF现象的优化策略与措施,促进人们对核燃料组件设计改进方向这一前沿领域的了解.最后,还对当前分析GTRF的方法、策略及工具略作介绍,为后续可能开展的GTRF分析工作打下基础.