控制棒组件缓冲结构缓冲设计方法研究

张吉斌，李垣明，黄春兰，蒲曾坪

(中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家重点实验室，四川 成都 610041)

控制棒组件缓冲结构主要功能是减小控制棒组件落棒时对燃料组件的落棒冲击力，同时又保证落棒时间满足相关要求，因此控制棒组件缓冲结构的设计是控制棒组件设计的关键，缓冲结构的设计应能同时满足落棒冲击力和落棒时间的要求。本文针对一种特定的控制棒组件缓冲结构，通过理论分析和数值模拟等方法，计算分析控制棒组件缓冲结构的缓冲性能及缓冲效果，获得影响控制棒组件缓冲器落棒冲击力的规律，为控制棒组件缓冲结构设计提供依据和参考。

1 缓冲性能计算分析

1.1 模型建立

为评估控制棒组件缓冲结构的缓冲效果，开展了缓冲结构缓冲性能理论分析方法研究，在缓冲过程中控制棒组件缓冲结构与上管座碰撞，碰撞过程中的位移、速度、加速度等的变化规律为建立动力学方程的基础，并采用如下基本假设：

1)各部件之间的碰撞视为完全弹性碰撞，忽略碰撞阻尼；

2)接触碰撞作用等效为弹簧的作用；

3)缓冲过程中，仅考虑外部流场对缓冲器的流体形状阻力作用。

基于以上基本假设，得到控制棒组件缓冲结构缓冲过程的力学简化模型，如图1所示。基于该简化模型，采用牛顿第二定律，建立相应的运动学方程，可求得控制棒组件缓冲结构的加速度、速度、位移、冲击力、落棒时间等下落特性参数。……