【摘要】：乏燃料貯存格架是核電廠臨時貯存乏燃料組件的重要設(shè)備。作為抗震Ⅰ類設(shè)備,乏燃料貯存格架在設(shè)計上應(yīng)滿足在地震載荷下不散架、不傾翻、不發(fā)生大的變形。在地震條件下,由于流固耦合效應(yīng),流體會對浸沒在流體中自由放置的乏燃料貯存格架的運動和自身變形產(chǎn)生很大的影響,并使其產(chǎn)生強烈的非線性運動,可能會損害貯存格架結(jié)構(gòu)的完整性。流體附加質(zhì)量是研究流固耦合效應(yīng)的主要參數(shù),是乏燃料貯存格架結(jié)構(gòu)完整性分析所需的重要參數(shù)。因此,為了實現(xiàn)乏燃料的長期安全貯存,保證核電廠安全、連續(xù)、高效運行,開展乏燃料貯存格架的流固耦合特性研究,特別是乏燃料貯存格架在地震條件下流體附加質(zhì)量的研究是十分必要的。雖然已有國內(nèi)外學(xué)者對乏燃料貯存格架流固耦合特性展開了一定的研究,然而這些研究大多數(shù)只是針對單一格架,并沒有對格架與格架之間的流固耦合特性展開研究。由于在高密度乏燃料水池中,乏燃料貯存格架以陣列的方式緊密排列。格架周圍的結(jié)構(gòu)對其流固耦合特性有很大的影響。故單一格架的流固耦合特性并不能準(zhǔn)確地反映乏燃料貯存格架在地震條件下真實的流固耦合特性。并且在之前的研究中并沒有得到乏燃料貯存格架流體附加質(zhì)量的計算公式,使得格架的流固耦合特性分析以及格架的結(jié)構(gòu)完整性分析十分困難。因此為了能夠更加準(zhǔn)確反映地乏燃料貯存格架與格架之間的流體附加質(zhì)量,以及得到乏燃料貯存格架流體附加質(zhì)量的理論計算公式,本文以中國先進非能動核電站(CAP1400)II區(qū)乏燃料貯存格架為例,展開了地震條件下乏燃料貯存格架與格架之間流體附加質(zhì)量的研究。其研究主要分為實驗研究和數(shù)值模擬研究兩部分。與之前的實驗研究不同,本文采用多格架的流固耦合測量實驗來展開格架與格架間的流體附加質(zhì)量的研究。首先通過小比例尺格架-格架流固耦合參數(shù)測量實驗臺架獲取了格架與格架之間的流體附加質(zhì)量。然后展開了中比例尺的格架-格架流固耦合參數(shù)測量實驗,驗證了不同縮比尺度下的格架流體附加質(zhì)量測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。并且根據(jù)相似性分析獲得了原型格架在不同間隙下的流體附加質(zhì)量。實驗還研究了間隙對格架流體附加質(zhì)量的影響,最后通過勢函數(shù)理論得到了不同間隙尺寸下格架間流體附加質(zhì)量的計算公式,可以為以后格架的流固耦合特性研究以及格架的完整性分析帶來極大的便利。并且在數(shù)值模擬研究中本文開發(fā)了一套計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的流體附加質(zhì)量的以CFD數(shù)值模擬方法,通過CFD方法,將格架運動簡化為流體邊界條件,采用動網(wǎng)格技術(shù),獲取其流體附加質(zhì)量。并與實驗結(jié)果進行對比,驗證數(shù)值模擬方法的正確性。還研究了周圍結(jié)構(gòu)對乏燃料貯存格架流體附加質(zhì)量的影響。本文對乏燃料貯存格架的流體附加質(zhì)量展開深入的實驗和數(shù)值模擬研究,提出了一種針對格架流體附加質(zhì)量的理論計算公式,該公式可以根據(jù)格架的幾何尺寸和格架間的間隙方便地計算出任意間隙下格架間的流體附加質(zhì)量,另外還開發(fā)了一套計算復(fù)雜結(jié)構(gòu)的流體附加質(zhì)量的CFD數(shù)值模擬方法。這些成果可以為乏燃料貯存格架的設(shè)計、分析提供參數(shù)輸入。同時,也為高密度乏燃料貯存格架的國產(chǎn)化研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

附加質(zhì)量進行詳細的研究。并以ＣＡＰ１４００ＩＩ區(qū)乏燃料貯存格架為例，根據(jù)勢函逡逑數(shù)推導(dǎo)出乏燃料貯存格架與格架間流體附加質(zhì)量的理論計算公式。建立了一套逡逑全新的基于動網(wǎng)格技術(shù)的附加質(zhì)量的ＣＦＤ計算方法，具體研宄思路如圖１－１所逡逑示：逡逑

研究將主要針對ＣＡＰ１４００系列的核電站中ＩＩ區(qū)乏燃料貯存格架間的流固耦合特逡逑性展開研究。逡逑如圖２－１所示乏燃料貯存格架主要是由陣列排列的方形貯存腔坐落在四個逡逑可調(diào)支腿支撐的底板上構(gòu)成。在各個貯存腔之間通過不銹鋼連接片相連，連接片逡逑與貯存腔外壁焊接，從上到下間隔設(shè)置，加強了格架整體剛度，同時也形成了縱逡逑向及側(cè)向的流水通道，利于冷卻劑帶走熱量。同時在乏燃料貯存格架頂部四周焊逡逑有厚圍板，可加強格架的整體，，特別是頂部的力學(xué)性能，以使其能抵抗并減少燃逡逑料組件跌落沖擊對格架的影響，防止下方的中子吸收板遭到破壞，保證臨界安全逡逑性能不受影響。乏燃料貯存格架支腿底部開有流水槽，使該處避免形成“死水”，逡逑依然能使冷卻水流動，帶走燃料組件的熱量。支腿下方與乏燃料水池底面間放置逡逑墊板
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM623

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本文編號：2629534