加速器驅動鉛基堆堆內(nèi)換料系統(tǒng)結構分析與仿真.pdf

1、加速器驅動次臨界鉛基反應堆是一種先進的核燃料增殖、核廢料嬗變以及能量產(chǎn)生的系統(tǒng)。該反應堆的一個重要特點是加速器質子束流管通過反應堆頂蓋垂直進入堆內(nèi)，與位于堆芯中央靶連接，這將導致反應堆容器內(nèi)堆芯上部構造復雜，換料機構的工作空間及運行受限制。因此，換料系統(tǒng)與加速器質子束管及控制棒驅動機構的良好耦合，以及在高溫密封不透明液態(tài)鉛基合金環(huán)境下實現(xiàn)全堆芯組件遍歷換料安全操作，是實現(xiàn)加速器驅動鉛基堆堆內(nèi)自動換料功能的關鍵技術。
　　本論文針對

2、加速器驅動鉛基堆參考方案中國鉛基研究實驗堆CLEAR-Ⅰ堆內(nèi)換料需求，設計了雙旋塞定位及垂直進出的堆內(nèi)換料系統(tǒng)，通過運動學理論與分析，結合計算機仿真模擬以及換料原理樣機，實現(xiàn)了全堆芯組件遍歷功能驗證與測試，顯示換料系統(tǒng)結構與其他堆內(nèi)部件耦合良好;針對關鍵部件換料抓手，通過有限元數(shù)值仿真模擬及工程樣機測試，驗證了堆內(nèi)換料系統(tǒng)結構設計的合理可行性，為加速器驅動嬗變系統(tǒng)ADS換料工程應用提供結構參數(shù)和依據(jù)。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:<

3、br>　　提出一種基于大小旋塞復合旋轉定位的方法。針對堆內(nèi)換料流程的詳細操作步驟及動作要求，設計了五自由度連桿機構堆內(nèi)燃料組件垂直提升的換料系統(tǒng)方案;通過計算機仿真模擬，實現(xiàn)了全堆芯所有組件遍歷的驗證，解決了加速器質子束管無法移走而導致的全堆芯自動裝卸料運動受阻礙的問題，同時滿足了緊湊型一體化ADS鉛基堆實驗靈活性的要求。
　　設計了一種L型多連桿傳動與壓緊自鎖結構的換料抓手。對典型工作環(huán)境下?lián)Q料抓手的結構進行了數(shù)值模擬研究，選擇

4、關鍵結構參數(shù)進行靜力學分析，對換料抓手進行運動學分析與仿真模擬，結果表明換料抓手在整個運動過程中，各運動參數(shù)始終能夠保持平穩(wěn)變化，無沖擊及振動產(chǎn)生，解決高溫液態(tài)重金屬不透明環(huán)境下?lián)Q料抓取穩(wěn)定性及可靠性問題，確保組件在運輸過程中的安全。
　　研制了加速器驅動鉛基堆堆內(nèi)換料機構一體化驗證與測試平臺。在理論分析與仿真基礎上，研制了鉛基堆堆內(nèi)換料機構原理樣機及工程樣機，進行了定位、遍歷、抓取、高溫等關鍵技術實驗與測試。測試結果顯示，機構能