快堆组件变形试验系统技术要求

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1、快堆组件变形试验系统技术要求一、快堆组件变形试验系统简介钠冷快堆是世界上第四代先进核能系统的首选堆型，代表了第四代核能系统的发展方向，其形成的核燃料闭合式循环，可使铀资源利用率提高至60%以上，也可使核废料产生量得到最大程度的降低，实现放射性废物最小化。快堆在运行过程中，组件外套管温差导致的外套管热膨胀、冷却剂压差、辐照肿胀、辐照蠕变等都可使组件发生弯曲变形，导致组件六角形外套管与约束支撑件之间产生接触压力，增大堆芯换料过程中的插拔力；同时组件的变形会给堆芯引入额外的反应性，对钠冷快中子反应堆的安全运行造成影响。我国具有自主知识产权的组件变形分析程序在中国示范快堆堆芯设计中占有十分重要的

2、地位，但相关计算结果尚无试验数据支持，其准确性有待进一步地验证。因此，本试验通过模拟快堆组件在热梯度下引起的弯曲变形、组件间的间隙以及接触压力变化，开展组件变形在堆外变形分析程序的试验验证研究，为针对我国示范快堆堆芯设计的组件变形分析程序的理论计算模型与方法的验证提供试验数据支持。整个试验研究过程可分为单组件试验、单排组件受限热弯曲试验以及60°镜面对称扇区组件受限热弯曲试验三大模块，其中单组件试验又分为单组件抗弯刚度试验、单组件自由热弯曲试验以及单组件受限热弯曲试验三大部分。表1列出了在快堆组件变形实验平台上进行的不同试验的类别及试验内容。表1组件变形试验内容列表试验类别主要试验内容单

3、组件试验单组件抗弯刚度试验进行单组件在三种不同工况下的力学性能试验，通过对三种类别试验结果对比，得到单根试验件横向热梯度、挠度以及接触压力之间的计算关系。单组件自由热弯曲试验单组件受限热弯曲试验单排组件受限热弯曲试验测量单排试验件的横向热梯度、挠度以及垫块处的接触压力。60°镜面对称扇区组件受限热弯曲试验测量60°扇区试验件的温度梯度分布、挠度以及垫块处的接触压力。综合以上试验的试验数据为燃料组件变形分析程序提供数据支持，验证程序中模型的正确性。为了顺利满足燃料组件变形试验中对于单组件抗弯刚度试验、单组件自由热弯曲试验、单组件受限热弯曲试验、单排组件受限热弯曲试验以及堆芯60°镜面对称扇

4、区组件受限热弯曲试验共五项试验的多次重复测量要求，需要建造组件变形堆外试验多功能台架。对于以上五项试验均需要满足组件试验件的吊装、固定、拆卸的要求，因此要设置管座以及立柱式悬臂吊。对于单组件抗弯刚度试验，需要通过水平力加载系统对组件试验件施加水平力，利用摄影测量系统测量组件试验件的变形。对于单组件自由热弯曲试验，利用红外测量系统获取组件试验件的温度场分布，利用摄影测量系统测量组件试验件的热变形。对于单组件、单排组件、60°扇区组件受限热弯曲试验，通过组件试验件约束系统对组件试验件施加约束，利用红外测量系统测量组件试验件的温度，利用摄影测量系统测量组件试验件的变形，利用薄膜压力测量系统获得

5、垫块处的接触压力。此外，为了满足组件试验件的存放功能，还应设置试验件存放架。图1是初步规划的快堆组件变形试验系统的平面布置图。图1快堆组件变形试验系统的平面布置图如图所示，在实验室大门的上侧靠近墙角处为控制室，操作台以及配电柜置于控制室内，在控制室的旁边为实验区，多功能试验台架即置于实验区内，其它实验辅助设备如组件存放架、抽风机等也放置于实验区内。二、快堆组件变形试验系统总体要求整个试验系统各部分的总体要求如下：1、材料及设备：试验系统中所使用的所有材料以及设备的技术指标不低于技术要求中的参数要求，必须按给定参数以及相应的标准进行选取、购买；验收合格后出具相关权威部门检测鉴定报告。2、仪

6、器仪表及控制系统：该系统必须能满足试验系统的计量和控制要求。3、系统设计：系统设计必须能够满足试验项目要求，并具有拓展性和延伸性。4、仪器的安装调试：设备仪器的安装调试必须能够满足试验项目要求，保证试验项目开展，达到设计要求。5、试验系统建设及调试安装过程中，乙方需严格遵循相关安全准则规范，不得出现安全事故。6、试验系统整体布置需美观、整洁。7、试验系统设计与搭建的工程实际情况存在出入时，以能满足试验目的及试验工况需求为准。需变更设计的，承建单位必须与委托单位进行沟通，在得到委托单位许可的情况下才能进行。8、本项目为交钥匙工程，承担本项目建设的单位必须根据技术要求做出详细的实施方案、设备

7、配置清单及必要的说明，作为项目验收的参考依据。此外项目承建单位要进行试验系统相关的所有设备、仪器以及材料的购置、设备的安装、运行调试以及人员培训工作。三、试验系统建设要求以下将对试验系统建设过程中每一个模块的建设要求以及技术指标进行详细的说明。3.1多功能试验台架如前述，多功能试验台架区主要包括管座、立柱式悬臂吊、水平力加载系统、试验件约束系统、摄影测量系统、红外测量系统、以及试验组件存放架等。图2为整个试验台架的俯视简图、主视简图