Page 92 - 核能协会奖励公报2023（终版20240607）

2023

压水堆燃料组件流致振动磨损性能评价技术
[2023HNJ26]

燃料棒是容 同型号核燃料混合堆芯状态的大型试验装置，
纳核裂变产物的 有效满足核燃料流致振动和磨损机理研究、新
第一道安全屏 型燃料研发迭代和工程验证等多层次需求。
障，其结构完整 （2）基于核燃料 PIE 大数据研究设计能够
性对核电厂的安 典型表征寿期末辐照与热松弛、表面氧化强化
全性、经济性产 状态下与燃料棒接触摩擦状态的格架试验件，
生直接影响。堆 并自主开发锆合金格架通氧预氧化和热松弛、
内高温、高压、 镍基合金格架机械松弛等关键工艺，完成 14 英
高辐照、复杂流 尺燃料试验件研制，支撑模拟先导过渡混合堆
场环境下，核燃料流致振动导致的格架与包壳 芯的寿期末状态燃料长期磨损试验的实施。
间的微动磨损（Grid-to-Rod Fretting，GTRF） （3）基于流固耦合分析方法和摩擦功理论，
三 已成为现役商用压水堆燃料棒破损的最主要因 建立了能够模拟寿期末特性的全尺寸燃料棒非
等 素，是新型核燃料研发和入堆安全审评关注的 线性振动模型、磨损模型和分析预测程序，经
奖
焦点问题。 系统性的流致振动和磨损试验数据校准、验证，

本项目依托大型先进压水堆核电站国家科 程序分析精度满足研发需求。
技重大专项课题，对核燃料组件自激励、外部 本成果具有自主知识产权，形成发明专利
激励、涡脱落、流弹失稳以及湍流激励等堆内 2 件（授权 1 件），形成行标 1 件、团标 1 件
流致振动机理开展系统研究，针对性建立能够 及软著1件，认定企业技术秘密4项（核心2项），
准确识别不同机理导致异常流致振动的分析和 发表论文 5 篇。
试验方法体系，有效支撑了“国和一号”SAF-14 研究成果已应用于 CAP1400、供热堆等项
自主化燃料先导棒等新型燃料入堆安全审评。 目燃料组件性能评价，为“国和一号”燃料先
本项目还进一步建立了模拟寿期末状态下燃料 导棒组件获批入堆辐照考验提供了支持，支持
棒的非线性振动响应和磨损分析预测程序，经 了国内不同型号压水堆燃料研发和工程应用，
流致振动和磨损试验结果校准程序预测精度满 社会效益显著。
足研发需求，能够降低核燃料研发和迭代成本，
为后续核燃料持续优化设计，提升核燃料可靠
性、安全性和经济性提供了重要工具。
本成果的主要创新点如下：
（1）基于核燃料 GTRF 机理研究，建立了
包括格架条带高频流致振动、燃料组件整体低
频振动等“分离效应”和燃料组件长期磨损等
“综合验证”相结合的试验验证体系；建成能
够真实模拟典型压水堆高温（304℃）、高压
3
（15.5MPa）、大流量（1050m /s）、两组不

完成单位：上海核工程研究设计院股份有限公司
通信地址：上海市徐汇区虹漕路 29 号
联.系.人：徐时吟..电话：02161863441..传真：8621-61860728
电子邮箱：xushiyin@snerdi.com.cn

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