核反应堆冷却剂泵电机飞轮断裂韧性要求探讨
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设计 单位也是 采用 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １章来 对主
转时间。它与反应堆保护系统配合 ， 保证 在紧急停
堆 和主 泵断 电时 有 充 分 的排 热 能力 。同 时 ， 飞 轮提
供 的惰 转流 量也 有利 于产 生 自然循 环 流 动 … ， 它 属 于核安 全相 关部 件 。 国家 核安 全局 对 主泵 电机监 管 的部 件 中 ， 一是飞轮 ， 二是 电机轴 ， 屏 蔽 电 机 例外 。 这 充分 显示 了飞轮 的重要 性 。 为 了满 足 飞轮 的转 动惯 量 要 求 ， 飞 轮一 般 都 具
剂泵飞轮完整 性” 提 出了实 现此要求 的可行方 法 。该
最重要 的核安全 部件 之一 。核主泵 的动力 由与其 连 接 的主泵 电机 提 供 ， 因此 主泵 与 电机 同等 重 要 。飞 轮是 主泵 电机 功能 部 件 之 一 ， 安 装 在 电 机 轴 的一 端 或两 端 ， 主要 功能是 增加 泵 的转动 惯量 ， 延 长泵 的惰
泵 电机设计方 及制造厂 提出相应要求 。
２ 飞 轮 断裂韧 性 ２ ． １ 选材 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １规定 飞 轮材 料所 用 冶炼
有较 大 的质量 和外 径 。因 此在 电机 高 速 运 转 时 ， 飞 轮承 受较 大 的离 心 力 ， 尤 其是 飞 轮 的外 圆周 面 。为
变温度 ， 即 Ｔ Ｎ 。 ） 不 能 高 于 一１ ２ ． ２ ｃ Ｃ。 Ｔ 试 验 按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｅ ２ ０ ８执 行 。 ｂ ）飞 轮 材料 “ 弱” 方 向下 比 Ｖ 型 缺 口（ Ｃ ｖ ） 上
美国 １ ０ Ｃ Ｆ Ｒ ５ ０附录 Ａ中一般设计准则 ４ “ 环境及
设 计 与 研 究
上 海 大 中 型 电 机
核Hale Waihona Puke Baidu反 应 堆 冷 却 剂 泵 电机 飞轮 断裂 韧 性 要 求 探 讨
郑 吉伟 ， 戚彩 梦
（ １ ．哈尔 滨 电气动 力装备 有 限公 司 ， 黑 龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０； ２ ．哈 尔滨 大 电机 研 究所 ， 黑 龙江 哈尔 滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
核 主泵 ， 即反应 堆冷 却剂泵 ， 它 位 于核 电站 的安
全壳 ， 其功 能是 使反 应 堆 冷 却 剂 在一 回路 内形 成 循
环， 及 时将 核燃 料产 生 的热能 带走 发 电 ， 它是 核 电站
基 于此 ， 美 国核 管会 管理 导 则 Ｒ Ｇ １ ． １ ４ “ 反 应 堆冷 却
不会 发生 断裂 。然 而事 实并 非如 此 。 由于材料 强度
确定 或验证 Ｒ 。 是否 满足 要求 。落锤 试验 按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｅ ２ ０ ８执行 ， 冲击 试验按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ ３ ７ ０执行 。 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ 一０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １推 荐 了 几 种 材 料 ， 如
防止 材料 发生脆 性 断裂 失 效 ， 飞 轮 材 料 不但 要 满 足
强度要求 ， 同时要满足一定的断裂韧性要求。笔者
就飞轮材料断裂韧性要求进行了详细探讨 。
１ 要 求来源
工艺（ 如真空熔炼或除气 ） 应能保证尽量减少材料缺
陷产生 及提高材料 断裂韧性 。同时材料还应 满足 ：
ａ ）飞轮材料无塑性转变温度 （ 又称零 塑性转
２ ． ２ 断裂 韧性
采用 间接验证法 时 ， 按Ａ Ｓ ＭＥ第 １ Ｉ Ｉ 卷Ｎ Ｂ一 ２ ３ ２ ０ 及Ｎ Ｂ一 ２ ３ ３ ０进行 落锤试验及 Ｖ型缺 口冲击 试验 ， 以
传统 工程 设计 中使 用屈 服强 度 叭 确 定结 构 材 料 的许用 应力 ［ ｒ］ ｏ ， ［ ｏ ｒ ］＝ ｏ ｒ 。 ． ： ／ ｎ ，ｎ＞１ ， ｎ称 为 安 全 系数 。设 计 的 强 度 条 件 为 ≤ ［ ］ 。一 般 认 为 ， 机件 在许 用应 力 以下 工 作 就 不 会 发 生 塑性 变 形 ， 更
０ 引 言
由于飞轮质量 大 ， 且 转速高 ， 一 旦 出现 事故 ， 第 一 可能 会产 生高能飞射 物 ， 第二会对 反应堆 冷却机 泵组装 配 造成 较大震动 ， 还有 可 能会 对 反应 堆 冷却 剂 系统 、 安 全 壳或外设安 全设 施 造成 损 坏 ， 引起 重 大安 全事 故 。
摘
要 ：飞 轮 是 核 主 泵 电机 最 主 要 的功 能 部 件 之 一 ， 其 功 能 及 重 要 性 决 定 了对 飞轮 原 材 料 的要 求 较 高 ，
尤其体现在材料的断裂韧性方面 。飞轮材料在 国核局 的监管范围之列 。论述了核反应堆冷却 剂泵 电机 飞轮引入断裂韧性要求 的 目的、 来源及静态平面应变断裂韧性 Ｋ 。 的验证方法 。 关键词 ：核 电站 ； 主泵电机 ； 飞轮 ； 断裂韧性
导则第 ｃ部分 “ 管理定 位 ” 中对 飞轮材 料 的选择 及制
造、 飞轮产 品设计 、 试验及 检验提 出 了总 的要求 ， 目的
是将反应 堆冷却 剂泵 电机 飞轮 的潜 在失 效风 险降 至 最低 。美 国核管会通 过 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １ 章 要 求对 飞轮进行 监 管 。Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １ 章 涵 盖 了Ｒ Ｇ １ ． １ ４中的相 关 要 求 ， 并 对 一些 要 求 进 行 了细 化， 其 中包括对材料 断裂韧性 的要求 。我 国的核 主泵
飞射物设计基准” 要求核电站安全相关结构 、 系统、 部 件须 防止受 到可能引起设备失效的飞射物的影 响。
一
平 台冲击 功不 能低 于 ６ ８ Ｊ 。每 张板 材 或 每个 锻 件 至
３ ８一
核反应堆冷却 剂泵 电机飞轮断裂韧性要求探讨
设计与研究
少取 ３个 试样 ， 试 验按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ ３ ７ ０执行 。
转时间。它与反应堆保护系统配合 ， 保证 在紧急停
堆 和主 泵断 电时 有 充 分 的排 热 能力 。同 时 ， 飞 轮提
供 的惰 转流 量也 有利 于产 生 自然循 环 流 动 … ， 它 属 于核安 全相 关部 件 。 国家 核安 全局 对 主泵 电机监 管 的部 件 中 ， 一是飞轮 ， 二是 电机轴 ， 屏 蔽 电 机 例外 。 这 充分 显示 了飞轮 的重要 性 。 为 了满 足 飞轮 的转 动惯 量 要 求 ， 飞 轮一 般 都 具
剂泵飞轮完整 性” 提 出了实 现此要求 的可行方 法 。该
最重要 的核安全 部件 之一 。核主泵 的动力 由与其 连 接 的主泵 电机 提 供 ， 因此 主泵 与 电机 同等 重 要 。飞 轮是 主泵 电机 功能 部 件 之 一 ， 安 装 在 电 机 轴 的一 端 或两 端 ， 主要 功能是 增加 泵 的转动 惯量 ， 延 长泵 的惰
泵 电机设计方 及制造厂 提出相应要求 。
２ 飞 轮 断裂韧 性 ２ ． １ 选材 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １规定 飞 轮材 料所 用 冶炼
有较 大 的质量 和外 径 。因 此在 电机 高 速 运 转 时 ， 飞 轮承 受较 大 的离 心 力 ， 尤 其是 飞 轮 的外 圆周 面 。为
变温度 ， 即 Ｔ Ｎ 。 ） 不 能 高 于 一１ ２ ． ２ ｃ Ｃ。 Ｔ 试 验 按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｅ ２ ０ ８执 行 。 ｂ ）飞 轮 材料 “ 弱” 方 向下 比 Ｖ 型 缺 口（ Ｃ ｖ ） 上
美国 １ ０ Ｃ Ｆ Ｒ ５ ０附录 Ａ中一般设计准则 ４ “ 环境及
设 计 与 研 究
上 海 大 中 型 电 机
核Hale Waihona Puke Baidu反 应 堆 冷 却 剂 泵 电机 飞轮 断裂 韧 性 要 求 探 讨
郑 吉伟 ， 戚彩 梦
（ １ ．哈尔 滨 电气动 力装备 有 限公 司 ， 黑 龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０； ２ ．哈 尔滨 大 电机 研 究所 ， 黑 龙江 哈尔 滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
核 主泵 ， 即反应 堆冷 却剂泵 ， 它 位 于核 电站 的安
全壳 ， 其功 能是 使反 应 堆 冷 却 剂 在一 回路 内形 成 循
环， 及 时将 核燃 料产 生 的热能 带走 发 电 ， 它是 核 电站
基 于此 ， 美 国核 管会 管理 导 则 Ｒ Ｇ １ ． １ ４ “ 反 应 堆冷 却
不会 发生 断裂 。然 而事 实并 非如 此 。 由于材料 强度
确定 或验证 Ｒ 。 是否 满足 要求 。落锤 试验 按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ｅ ２ ０ ８执行 ， 冲击 试验按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ ３ ７ ０执行 。 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ 一０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １推 荐 了 几 种 材 料 ， 如
防止 材料 发生脆 性 断裂 失 效 ， 飞 轮 材 料 不但 要 满 足
强度要求 ， 同时要满足一定的断裂韧性要求。笔者
就飞轮材料断裂韧性要求进行了详细探讨 。
１ 要 求来源
工艺（ 如真空熔炼或除气 ） 应能保证尽量减少材料缺
陷产生 及提高材料 断裂韧性 。同时材料还应 满足 ：
ａ ）飞轮材料无塑性转变温度 （ 又称零 塑性转
２ ． ２ 断裂 韧性
采用 间接验证法 时 ， 按Ａ Ｓ ＭＥ第 １ Ｉ Ｉ 卷Ｎ Ｂ一 ２ ３ ２ ０ 及Ｎ Ｂ一 ２ ３ ３ ０进行 落锤试验及 Ｖ型缺 口冲击 试验 ， 以
传统 工程 设计 中使 用屈 服强 度 叭 确 定结 构 材 料 的许用 应力 ［ ｒ］ ｏ ， ［ ｏ ｒ ］＝ ｏ ｒ 。 ． ： ／ ｎ ，ｎ＞１ ， ｎ称 为 安 全 系数 。设 计 的 强 度 条 件 为 ≤ ［ ］ 。一 般 认 为 ， 机件 在许 用应 力 以下 工 作 就 不 会 发 生 塑性 变 形 ， 更
０ 引 言
由于飞轮质量 大 ， 且 转速高 ， 一 旦 出现 事故 ， 第 一 可能 会产 生高能飞射 物 ， 第二会对 反应堆 冷却机 泵组装 配 造成 较大震动 ， 还有 可 能会 对 反应 堆 冷却 剂 系统 、 安 全 壳或外设安 全设 施 造成 损 坏 ， 引起 重 大安 全事 故 。
摘
要 ：飞 轮 是 核 主 泵 电机 最 主 要 的功 能 部 件 之 一 ， 其 功 能 及 重 要 性 决 定 了对 飞轮 原 材 料 的要 求 较 高 ，
尤其体现在材料的断裂韧性方面 。飞轮材料在 国核局 的监管范围之列 。论述了核反应堆冷却 剂泵 电机 飞轮引入断裂韧性要求 的 目的、 来源及静态平面应变断裂韧性 Ｋ 。 的验证方法 。 关键词 ：核 电站 ； 主泵电机 ； 飞轮 ； 断裂韧性
导则第 ｃ部分 “ 管理定 位 ” 中对 飞轮材 料 的选择 及制
造、 飞轮产 品设计 、 试验及 检验提 出 了总 的要求 ， 目的
是将反应 堆冷却 剂泵 电机 飞轮 的潜 在失 效风 险降 至 最低 。美 国核管会通 过 Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １ 章 要 求对 飞轮进行 监 管 。Ｎ Ｕ Ｒ Ｅ Ｇ一 ０ ８ ０ ０ ５ ． ４ ． １ ． １ 章 涵 盖 了Ｒ Ｇ １ ． １ ４中的相 关 要 求 ， 并 对 一些 要 求 进 行 了细 化， 其 中包括对材料 断裂韧性 的要求 。我 国的核 主泵
飞射物设计基准” 要求核电站安全相关结构 、 系统、 部 件须 防止受 到可能引起设备失效的飞射物的影 响。
一
平 台冲击 功不 能低 于 ６ ８ Ｊ 。每 张板 材 或 每个 锻 件 至
３ ８一
核反应堆冷却 剂泵 电机飞轮断裂韧性要求探讨
设计与研究
少取 ３个 试样 ， 试 验按 Ａ Ｓ Ｔ Ｍ Ａ ３ ７ ０执行 。