反应堆吊篮在泵致脉动压力载荷下的响应研究
2021-11-11叶献辉蔡逢春冯志鹏
原子能科学技术 2021年11期
叶献辉,蔡逢春,黄 旋,冯志鹏,刘 建
(中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室,四川 成都 610041)
反应堆流致振动问题关系到其安全运行,一直受到核工程业界的广泛关注[1]。反应堆堆内构件(简称堆内构件)流致振动的激励源包括随机湍流、泵致脉动、漩涡脱落等,其中泵致脉动压力是引起堆内构件产生振动的一个重要激励源,它的一个显著特点是周期性,可描述为由若干频率成分组合而成。如果该激励源与堆内构件的声学模态耦合,将导致共振,产生较高的交变载荷,对结构的疲劳寿命甚至堆内构件安全产生十分不利的影响。
泵致脉动压力产生的机理有机械不平衡力产生的压力波动和叶片驱动流体产生的压力脉动。很多学者对泵致脉动压力开展了研究[2-7],分析了脉动压力的频率成分、幅值大小及其产生的原因。主泵作为一回路系统中的主要旋转设备,驱动冷却剂流体在一回路和反应堆内流动,其产生的脉动压力也在流动中传播。通常认为,主泵所导致的脉动压力主要集中在轴频、一次叶频以及二次叶频率附近[8-9]。
吊篮作为堆内构件主要支撑结构,将堆内构件产生的所有载荷传递到反应堆压力容器,是堆内构件极其重要的部件。冷却剂流体由主泵驱动,从反应堆压力容器入口接管进入,先经吊篮外侧的下降段环腔流至反应堆压力容器下封头,而后经堆芯从出口接管流出。吊篮整体浸于流体中,在流体激励作用下产生振动,对吊篮结构本身和其支撑部件产生不利的影响。……
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