[发明专利]60°扇区快堆组件约束装置及热变形接触测量方法

说明书

本发明公开了一种60°扇区快堆组件约束装置及热变形接触测量方法，该装置包括三根立柱，每根立柱上部和中部各安装一个支撑座；支撑座上设有螺杆固定座，螺杆可在螺杆固定座上做直线移动，螺杆固定座两侧各有一个螺帽用于将螺杆固定；螺杆末端安装了C型连接件，C型连接件与三角形约束件固定连接；三角形约束件为60°扇区快堆组件的上、下垫块提供约束；本发明还提供了该装置的热变形接触测量方法；该约束装置最大程度上模拟了实际反应堆内全堆芯组件的约束和受力情况，该热变形接触测量方法为全堆芯组件的热‑变形‑接触机理研究提供丰富、有效的数据。

技术领域

本发明属于快堆组件热弯曲试验技术领域，具体涉及一种60°扇区快堆组件热弯曲试验约束装置及热变形接触测量方法。

背景技术

钠冷快堆装料后，堆芯围筒对外围组件进行约束，而内部组件之间通过上、下垫块的相互接触达到约束效果。反应堆运行后，高温、高压差、高中子通量都可使组件发生弯曲变形，弯曲的组件可能与相邻组件接触，造成相邻组件更严重的弯曲，较大的组件变形会给核电站的安全运行带来不利影响，如增加组件插拔力、组件倒换困难、加速组件破损、堆芯象限功率倾斜等。

组件受到接触力后的热‐变形‐接触耦合问题具有高度非线性特性，大多数国家都是对简化的组件进行数值模拟来预测堆芯组件的变形行为，但简化后的模型大大降低了准确性；更好的方法是通过半经验公式对耦合问题进行数学建模，而数学模型的验证则需要开展相关的组件受限热弯曲试验来提供数据支撑。实际的快堆堆芯组件呈60°镜像对称分布，因此开展60°扇区组件受限热弯曲试验研究扇区组件的受热与变形情况，根据对称性可以直接推广到全堆芯，解决全堆芯组件的热‐变形‐接触问题。

根据快堆堆型的不同，60°扇区组件数量多达上百根，且组件的间距很小，因此对于60°扇区内部区域组件实验参数(如位移、接触力)的测量十分困难，国内外公开的资料中暂无60°扇区组件受限热弯曲的实验装置和相关的测量方法。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种60°扇区快堆组件热弯曲试验约束装置及热变形接触测量方法，取少量组件排布成60°扇区，模拟实际反应堆内的约束条件限制组件上垫块、下垫块的横向位移，测量受热后组件的位移和接触力，研究60°扇区组件受热弯曲后的变形和受力情况。

为实现上述目的，本发明采样如下技术方案：

一种60°扇区快堆组件约束装置，包括立于60°扇区三个角上的三根立柱1，在立柱1上部和中部各安装一个支撑座2，每个支撑座2上设有螺杆固定座5，螺杆3一端设置在螺杆固定座5上并能够在螺杆固定座5上做直线移动，螺杆3另一端和C型连接件6连接；C型连接件6的槽口与三角形约束件11的一个角配合后通过螺栓连接，螺杆3为三角形约束件11提供支撑；60°扇区快堆组件10的上垫块和下垫块通过三角形约束件11进行支撑，限制这两个位置的横向位移。

由于实际堆芯60°扇区组件数量庞大，为了降低实验的成本，可选取60°扇区组件中的典型组件作为实验对象，在本发明中采用六排二十一根快堆组件的方案。

60°扇区快堆组件10分为外围快堆组件和内部快堆组件，无法通过接触或非接触手段测量内部快堆组件的位移，因此仅测量外围快堆组件的变形情况；第六排快堆组件(共六根)为堆芯外侧快堆组件，在实际反应堆中由围筒提供支撑，因此三角形约束件11的一侧为锯齿约束条1105用以模拟围筒；实验测量的参数为全部快堆组件的温度分布，外围快堆组件的位移，垫块间的接触力以及垫块与锯齿约束条1105之间的接触力，测得三类参数后可以通过多种数学手段(如人工神经网络)拟合出参数之间的数学关系，得到堆芯组件实际的热‐变形‐接触机理模型，同时可为组件变形分析程序的验证提供数据支撑。

所述立柱1与立柱底板8之间通过四个均布的立柱筋板9加强刚度。