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·机械研究与应用·2013年第3期(第26卷，总第125期)研究与分析

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核电厂堆芯支承下板与吊篮热处理变形数值分析

廖家麒，刘冬安，林绍萱，于庆，沈秋平

(上海核工程研究设计院，上海200233)

摘要：堆芯支承下板和吊篮均属于核反应堆中的关键组件，对反应堆安全运行起着重要作用。面向堆芯支承下板和吊篮的热处理变形问题，首次尝试建立堆芯支承下板与吊篮的“热-力”直接耦合热处理数值模型，并系统分析热处理过程中堆芯支承下板和吊篮的温度场和残余变形的变化规律；最后通过对比模型结果和工程测量结果，验证了模型和结论的正确性，该分析模型可为后续揭示热处理残余变形机理和热处理工艺优化设计提供模型基础。

关键词：核反应堆；堆芯支承下板；吊篮；热处理

中图分类号：TH123文献标志码：A文章编号：1007-4414(2013)03-0023-04

NumericalAnalysisofPost-WeldingHeatTreatmentforLowerCoreSupportPlateandCoreBarrel

LIAOJia-qi,LIUDong-an,LINShao-xuan,YUQing,SHENQiu-ping

(ShanghaiNuclearEngineeringResearchandDesignInstitute,Shanghai200233,China)

Abstract:Lowercoresupportplate(LCSP)andcorebarrel(CB)arethekeycomponentsinthenuclearreactorplant.Ai-mingatthedeformationanalysisofLCSPandCBafterheattreatment,athermal-structuraldirect-couplingmodelisdevelopedinthispaper.ThegeneralrulesoftemperatureanddeformationofLCSPandCBduringthepost-weldingheattreatmentprocessareobtained.Themethodologyandresultsofthisstudyarevalidatedbycomparingthenumericalresultswiththefieldmeasurements,whichcanbeusedtoguidetheoptimizationoftheheattreatmentprocessinthefuture.

Keywords;nuclearreactor;lowercoresupportplate;corebarrel;heattreatment

1引言

堆内构件是核反应堆内部的重要组成部分，对反应堆功能实现和安全运行起着重要作用，而堆芯支承下板和吊篮又属于堆内构件中的核心关键组件[1-2]。堆芯支承下板起到支承燃料组件的作用，其上布置多个燃料组件定位销和流水孔等关键特征(见图1),其中燃料组件定位销与燃料组件下管座配合，保证燃料组件的安装精度。在反应堆运行过程中，为了保证燃料组件运行的稳定性，对燃料组件的就位和对中均有非常高的要求，因此要求堆芯支承下板和吊篮必须保证其形状精度和位置精度[3,并且对整个堆芯支承下板平面度也有较高的要求。

吊篮

吊篮

焊缝

燃料组件定位销

堆芯支承下板

流水孔

图1反应堆堆芯支承下板与吊篮及其焊缝结构示意图

工程中为了减小堆芯支承下板与吊篮间焊缝的焊接残余应力，需要对该区域进行焊后热处理。经热处理后发现堆芯支承下板发生了较大的残余变形，导致燃料组件定位销的位置精度严重超标，影响了燃料组件的安装定位。即使能够安装成功，也会对燃料组件的对中以及后续的安全