211216373_快堆堆芯单排组件抗震计算关键算法研究与验证
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原子能科学技术 M()6#'P*.&$7F'#.*'.,*1E.'R*)4)$7
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快堆堆芯单排组件抗震计算 关键算法研究与验证
周世安黑宝平% 高付海
#中 国 原 子 能 科 学 研 究 院 !北 京 !<:I!<8$
摘要快堆堆芯组件抗震分析是反应堆安全性评估 的 重 要 环 节 之 一" 为 预 测 地 震 条 件 下 快 堆 堆 芯 动 力 学响应!在综合考虑堆芯组件等效梁模型和多点非线性碰撞作用的基础上!本文建立了 快 堆 堆 芯 抗 震 理 论模型!构建了时程分析算法流程!并进行了相应的 程 序 开 发 与 测 试!完 成 了 计 算 模 型 与 算 法 的 测 试 验 证以及BMPM 所组织的快堆堆芯单排组件地震 试 验 验 证" 结 果 表 明)该 程 序 模 型 与 算 法 正 确 可 行" 本 文为自主研发快堆全堆芯抗震程序奠定了理论基础" 关键词快堆堆芯*抗震算法*BMPM 验证*时程分析法 中图分类号EZ8JI%<!!! 文献标志码M!!!文章编号<:::/=N8<#I:I8$:J/<:I!/:; $%&<:%9J8;(7_a%I:II%7)3Y#,*%:!I;
收 稿 日 期 I:II/:=/:=*修 回 日 期 I:II/:9/<< % 通 信 作 者 黑 宝 平
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
第J期 ! ! 周 世 安 等 )快 堆 堆 芯 单 排 组 件 抗 震 计 算 关 键 算 法 研 究 与 验 证
!! 对 于 反 应 堆 及 核 设 施!在 强 烈 的 外 部 载 荷 如地震作用下确保安全运行是最基本的要求之 一"液态金属快堆#Z@"C$中包含 低压 运行的 系 统 以 及 薄 壁 柔 性 组 件!这 使 其 在 地 震 作 用 下 受到的影响 极 其 显 著" 对 于 快 堆 堆 芯!其 地 震 下 的 运 动 主 体 十 分 庞 大!全 堆 芯 的 六 角 形 套 管 组件 多 达 成 百 上 千 根!每 根 组 件 与 相 邻 的 = 根 组 件 均 可 能 发 生 碰 撞!且 每 时 每 刻 的 运 动 状 态 都 在 发 生 变 化!从 而 导 致 碰 撞 的 部 位 也 随 之 变 化!同 时 会 受 到 液 体 金 属 冷 却 剂 与 组 件 流 固 耦 合 的 影 响 !这 使 得 堆 芯 抗 震 问 题 变 得 尤 为 复 杂 ! 因此建立针对快堆堆芯的抗震分析方法很有 必要"
程序设计采用的计算方法通常分为I种) 模态叠加法和直接积分法"模态叠加法可提升 计 算 速 度 !但 忽 略 了 高 阶 模 态 的 影 响 *直 接 积 分
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原 子 能 科 学 技 术 ! ! 第J9卷
法则计算速度较慢"使用模态叠加法的程序有 DOF@OF'"BQ?F 和 FM"M 等!FM"M 还 配 置 了专用于单自由度系 统的 Q#$,6 时 间 积 分 法! 更大程度地提高了计算效率"使用直接积分法 的程 序 有 DOCP/FPBF'FMDDOCP'"BQMF 和 FMZDOQ 等!FMZDOQ 在 直 接 积 分 法 的 基 础 上采用 TGXMQ 自 由 度 凝 聚 方 法 减 少 矩 阵 维 度!并通 过 变 时 间 步 长 进 一 步 提 升 计 算 效 率" 程序 中 堆 芯 组 件 管 脚 约 束 方 式 通 常 有 8 种)固 支 约 束 b 等 效 弹 簧 '简 支 约 束 b 间 隙 弹 簧 !以 及 固支约束b等效旋转弹簧元"大多数程序都可 对 管 脚 底 端 施 加 固 支 或 简 支 约 束!并 在 管 脚 球 形密封处添加等效弹簧以施加间隙等效刚度! 而 "BQ?F与 "BQMF除对底端施加固支约束或 简 支 约 束 外!还 能 使 用 旋 转 弹 簧 元 来 模 拟 管 脚 处的运动"碰撞动力方程的常用求解方法有中 心差分 法'Q.-6,&a 法 和 基 于 Q.-6,&a 法 衍 生的 ^#45)*/, 法!其 中 Q.-6,&a 法 的 参 数 . 和' 变化时!算法的显隐式'计算速度和稳定性 条件随 之 改 变" 本 程 序 取 .H<(I''H<(!!使 Q.-6,&a法为平均加速度法!这种 参数 取法使 算 法 为 隐 式 且 无 条 件 稳 定!通 过 这 种 取 法 保 证 求解的稳定性"冷却剂与堆芯组件的流固耦合 计算 方 式 有 8 种)集 中 附 加 质 量 法'均 质 化 方 法 和 %=& 有限 元 计 算 法%J!9&" 大 部 分 程 序 常 用 集 中附 加 质 量 法!该 方 法 可 调 整 组 件 的 < 阶 固 有 频率以体现冷却剂对组件的附加作用"
快堆堆芯的抗震分析方法通常分为设计试 验 和 程 序 分 析 !试 验 数 据 直 观 可 靠 !但 开 展 全 堆
芯 组 件 抗 震 试 验 成 本 高 昂 !相 比 之 下 !研 发 专 用 程序以准确高效地进行全堆芯抗震计算和评价 是一种经济可行的方式"国外许多国家已研发 出了成熟的 快 堆 堆 芯 抗 震 分 析 软 件%</J&!有 的 软 件 是 专 用 于 堆 芯 抗 震 的 计 算 程 序 !如 日 本 研 发 的 "BQMF及 CP\BMQ/8?'印度研发的 DOCP/FPBF' 韩国研 发 的 FMD/DOCP 和 意 大 利 研 发 的 DOC/ MZBP 及 DZMFW*有的则是在原有的通用成熟软 件中进行了更新!使 其 具 备 快 堆 堆 芯 抗 震 计 算 能力!如 法 国 的 DMFEP@!美 国 的 DOF@OF! 俄罗斯的 ?BQMCM 以及日本的 "BQ?F'FM"M 和 FMZDOQ"
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快堆堆芯的抗震分析方法通常分为设计试 验 和 程 序 分 析 !试 验 数 据 直 观 可 靠 !但 开 展 全 堆
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