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《核動力工程雜志》2014年第三期

1兩相LOCA瞬態(tài)下壓緊彈簧載荷分析

兩相LOCA瞬態(tài)時，在上部堆內(nèi)構(gòu)件法蘭上、下表面產(chǎn)生較大壓差ΔP。該壓差通過壓緊彈簧傳遞給吊籃法蘭。兩相loca在上部堆內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生的載荷為：該載荷全部作用在壓緊彈簧上，保守考慮為線載荷，線載荷為：兩相LOCA時，吊籃法蘭上的壓緊彈簧載荷情況如圖2所示。發(fā)生兩相LOCA時，由于壓差ΔP較大，壓緊彈簧被完全壓縮，壓緊彈簧與吊籃法蘭接觸位置會出現(xiàn)“兩點接觸”，如圖2中a和b兩處。此時，在吊籃法蘭頂部產(chǎn)生載荷Fa和Fb，保守考慮為線載荷。豎直方向力載荷平衡方程如下：

2兩相LOCA瞬態(tài)下吊籃法蘭應(yīng)力分析

2.1計算模型基于SYSTUS軟件，建立1/4三維有限元模型進(jìn)行分析：（1）考慮端部效應(yīng)，模型中含部分吊籃筒體。（2）考慮出口管嘴接觸載荷對吊籃法蘭的影響，模型中包含了出口管嘴。

2.2載荷及邊界條件保守地考慮，兩相LOCA時，假定吊籃法蘭和壓力容器支承凸臺之間的約束為：對沿著法蘭圓周位于實際接觸區(qū)域中間位置c處（圖2）豎直方向進(jìn)行約束。分析兩相LOCA載荷下的應(yīng)力時，除考慮壓緊彈簧載荷外，還需考慮靜態(tài)機械載荷的影響。吊籃法蘭主要承受以下載荷：①兩相LOCA引起的壓緊彈簧對吊籃法蘭的載荷；②下支承板及相連部件重量；③吊籃及反射層重量；④作用在下支承板上的水力載荷；⑤作用在吊籃和反射層上的水力載荷；⑥燃料組件作用在下支承板上的載荷；⑦出口管嘴接觸載荷。

2.3分析結(jié)果兩相LOCA下，吊籃法蘭應(yīng)力分布見圖3。兩相LOCA下，應(yīng)力最大處位于吊籃法蘭與筒體焊縫位置。吊籃法蘭應(yīng)力路徑4和路徑1（圖4），2個位置的一次薄膜應(yīng)力Pm及一次薄膜應(yīng)力加彎曲應(yīng)力Pm+Pb如表1所示。兩相LOCA下，吊籃法蘭豎直方向最大變形為1.68mm。

3LOCA工況下吊籃法蘭應(yīng)力分析

EPRLOCA工況主要考慮安注管破口、波動管破口和余熱排出管（RHR）破口。根據(jù)反應(yīng)堆動力學(xué)吊籃法蘭的動態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果，吊籃法蘭豎直方向最大位移為0.77mm。采用LOCA動力學(xué)響應(yīng)與兩相LOCA下的吊籃法蘭響應(yīng)進(jìn)行等效換算方法，即吊籃法蘭LOCA下應(yīng)力水平為兩相LOCA時的0.458=0.77/1.68倍，根據(jù)表1可得LOCA下吊籃法蘭的應(yīng)力水平，見表2。根據(jù)RCC-MD級應(yīng)力評價準(zhǔn)則[1]，將LOCA工況下的應(yīng)力水平與地震及靜態(tài)機械載荷應(yīng)力進(jìn)行組合疊加，結(jié)果見表3。分析結(jié)果表明，安全裕量為1.49，滿足RCC-M要求。同時，在相同的計算模型和邊界條件下，分析了考慮壓緊彈簧單點接觸的情況：LOCA工況下，吊籃法蘭最大應(yīng)力值（路徑4）為Pm=40.2MPa，Pm+Pb=96.5MPa。與表2對比，兩點接觸時應(yīng)力水平比單點接觸更低一些。

4結(jié)論

本文建立了吊籃法蘭在與壓緊彈簧兩點接觸狀態(tài)下，壓緊彈簧載荷計算方法和LOCA工況下應(yīng)力分析方法。計算結(jié)果表明，兩點接觸時，吊籃法蘭的應(yīng)力水平比單點接觸時更低一些，更加真實和準(zhǔn)確地反映了吊籃法蘭LOCA工況下實際應(yīng)力水平。此方法也可供其他項目電站堆內(nèi)構(gòu)件應(yīng)力分析參考。

作者：方健段遠(yuǎn)剛?cè)叫”鏖L年單位：深圳中廣核工程設(shè)計有限公司