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机械工程师:燃料组件上管座锁定螺栓胀形模具优化设计

2022-03-16

【作 者】 彭军;杨斌;蒋兴福;王俊兰;丁明;胡卉桦

【引 言】

在反应堆使用过程中,核燃料位于反应堆芯的中心位置,为核电站提供能量,由于其在运行过程中受到异物干扰、水流冲击振动、辐照及腐蚀变形等因素的影响,并处于高温、高压及高放射性的特殊工作环境中,燃料棒有可能会出现破损,如果出现破损,对核电站的正常运行会有一定的影响。

因此,通过燃料组件修复装置,使未达到燃耗深度的破损燃料组件得到修复并继续人堆使用,可获得可观的经济效益f1]。燃料组件修复过程中,回装燃料组件上管座并拧紧上管座锁定螺栓后,需要采用锁定螺栓胀形工具对上管座锁定螺栓进行胀形,以防止反应堆运行过程中流体及温度的影响导致锁定螺栓松动,形成异物的风险。而锁定螺栓胀形的质量很大程度上是由胀形模具来决定的,通过对胀形模具的优化设计,提高了锁定螺栓胀形的质量,满足现场使用要求。

1、上管座螺栓胀形的基本原理:

AFA3G燃料修复单棒更换基本流程是将燃料组件上管座24个锁定螺栓拆除,将上管座移走,用燃料单棒抽拔工具将破损燃料棒拔出,放入永久储存容器,将新燃料棒或惰性棒重新插入燃料组件,然后回装上管座及上管座上24个锁定螺栓,并用锁定螺栓胀形工具对24个锁定螺栓实施胀形,达到防松的目的。胀形过程如果出现胀裂、褶皱或胀形不到位等现象,后果必然不堪设想,直接影响修复的燃料组件能否继续使用。AFA3G燃料组件示意图如图1所示。

锁定螺栓胀形工具主要用来X寸AFA3G燃料组件上管座新安装的24个锁定螺栓进行胀形,防止堆芯运行时锁定螺栓产生松动,工具分为内外两层,外层为工具整体支撑,内层芯杆用于传递上部的转动操作,下端设有胀形模具,转动工具上端手柄使芯杆伸出,芯杆伸出时推动胀形模具向外挤压,上管座上有4个对应的凹槽,当胀形模具压到上管座凹槽并给一定的力矩值后,向上退出芯杆收回胀形模具,从而实现对锁定螺栓的胀形。胀形原理示意图如图2所示,胀形剖切图如图3所示。

【结 论】

本文分析了燃料组件修复过程中上管座锁定螺栓胀形的基本原理,采用有限元分析软件对上管座锁定螺栓进行了有限元计算,并优化了胀形模具的尺寸,通过实际检验,锁定螺栓的变形符合使用要求,为燃料组件实际修复提供技术准备。

以下是正文:

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