[发明专利]单排快堆组件热弯曲试验约束装置及热变形接触测量方法

说明书

本发明公开了一种单排快堆组件热弯曲试验约束装置及热变形接触测量方法，该装置包括两根立柱，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；螺杆末端设有约束块用于约束单排快堆组件两端的快堆组件的上垫块、下垫块；支撑座上螺杆固定座的两侧设有两根约束挡板，约束挡板相对安装可通过双头螺柱和螺母进行调节；本发明还提供了采样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单排快堆组件的约束和受力情况，该热变形接触测量方法为单排组件的热‑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，具体涉及一种单排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。其中，单排组件受限热弯曲试验可以研究一个方向上受热弯曲组件之间相互接触对组件变形的影响，为研究全堆芯组件的热‐变形‐接触问题奠定基础。

国内外公开的资料中，只有日本开展过单排(10根)组件受限热弯曲实验(E.OKUDA,K.MAEDA,N.MIZOO.STAGE 2EXAMPLES Appendix.3Example ProblemSpecification(EX‐2).VERIFICATION AND VALIDATION OF LMFBR STATIC COREMECHANICS CODES PART Ⅰ,p.40‐56,IAEA,VIENNA,1990)。实验对象是一排(10根)紧密排列的组件(0～9号)，实验方式是在每根组件六角形套管内壁面的同一边上放置金属加热片，金属加热片模拟活性区的燃料芯块，在两端组件(0号、9号)的上、下垫块设置支撑件来限制组件的弯曲，在0号组件的多个关键高度上通过激光位移传感器测量其横向位移，通过塞尺测量组件的间隙推算出每根组件的横向位移，最终得到单排组件的位移与温度梯度的关系。该实验装置存在三个缺陷：(1)激光位移传感器只能测量横向位移，无法测量轴向位移；(2)不能测量组件之间的接触力；(3)加热面热量不均匀使组件发生扭曲和错位，给位移测量引入误差。

因此，希望有一种技术方法来克服上述的缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的的缺点，本发明的目的在于提供一种单排快堆组件热弯曲试验约束装置及热变形接触测量方法，给两端快堆组件的上、下垫块提供支撑的同时防止单排组件热变形过程发生扭曲和错位；本发明测量方法能够测量快堆组件的温度分布、热变形后三维位移量以及垫块处的接触力，解决现有技术中，无法测量快堆组件三维位移以及组件间接触力的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：