张惠民，陆道纲，张钰浩

(1.华北电力大学 核科学与工程学院，北京 102206；2.非能动核能安全技术北京市重点实验室，北京 102206)

控制棒组件是核电厂的核心设备，其完整性和其及时下落功能对核电厂安全至关重要。压水堆(PWR)堆芯上腔室中设置了控制棒导向筒，控制棒在导向筒内能够平滑地被提出或插入堆芯。控制棒导向筒下部开有流水孔，流水孔在控制棒下落时排出导向筒内的水以减少控制棒下落阻力，使控制棒能够不受延迟地落在特定位置从而保证反应堆的安全。同时，从堆芯流出的流体在外部掠过导向筒的流水孔时，可能有一部分冷却剂会通过流水孔进入导向筒内部，从而对控制棒产生横向冲刷，进而引起控制棒组件的振动、疲劳甚至磨损变形，直接影响核电厂的安全运行。如果流水孔的尺寸过大，落棒阻力会较小，但进入导向筒的流量会增加而导致控制棒的流致振动增强；反之亦然。虽然在常规设计中核算了流水孔的临界尺寸以平衡落棒阻力和流致振动，但是压水堆核电厂还是会出现由上述问题引发的落棒延迟或控制棒流致振动过大事件。例如大亚湾核电厂就发生过由于法马通的导向筒流水孔设计修改导致1号机组7组控制棒落棒时间超出验收准则的问题[1]。

国内外学者开展了很多流致振动研究[2-11]，对核电厂设备的流致振动研究大多侧重于吊篮、蒸汽发生器换热管和燃料组件等设备，而针对核电厂控制棒的流致振动研究在国内外开展较少，尤其针对控制棒导向筒下部流水孔尺寸如何影响控制棒横向流及其导致的流致振动研究国内外几乎没有涉及。……