一種基于重疊網格的反應堆控制棒落棒行為分流域耦合仿真方法

莫錦濤

（中國核動力研究設計院核反應堆系統設計技術重點實驗室 成都 610213）

控制棒驅動線的落棒行為是指該設備在反應堆的壽命周期內，在高輻照、高溫、高壓并伴隨有流致振動的條件下，控制棒組件（這里還包括驅動桿、可拆接頭等部件）在驅動機構得到釋放指令之后，在反應堆內的運動情況。由于控制棒驅動線落棒行為關系到事故工況下的安全停堆。因此落棒時間是反應堆結構設計時首要考慮的參數之一。

目前反應堆控制棒驅動線的落棒時間主要靠驅動線的相關綜合試驗來進行驗證，但與此同時，控制棒驅動線的落棒時間的仿真研究也在開展。目前主要有兩種方法用于反應堆控制棒驅動線的落棒時間的計算，一種方法是將控制棒驅動線簡化為一維水力模型，對這種方法而言，需要求解的落棒動力學方程中無法通過理論計算得到水力阻力和機械摩擦阻力系數，這些數據只能依賴相關的試驗獲得，且無法考慮流道形狀變化對仿真結果的影響。Donis等［1］首次通過求解一維動力學方程來計算得到控制棒落棒時間，在此基礎上建立了數學模型用于分析單根控制棒落棒行為。美國、法國等為了對核電站壓水堆控制棒落棒時間進行計算，均研制開發了相應的專用軟件［2-4］，但由于這些軟件均采用了一維動力學模型，引入了大量與試驗相關的修正系數，因此在對不同堆型進行計算時需要對程序進行大量修改，拓展性較差。……