加速器驅(qū)動(dòng)鉛基堆堆內(nèi)換料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析與仿真.pdf

1、加速器驅(qū)動(dòng)次臨界鉛基反應(yīng)堆是一種先進(jìn)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(yīng)堆的一個(gè)重要特點(diǎn)是加速器質(zhì)子束流管通過反應(yīng)堆頂蓋垂直進(jìn)入堆內(nèi)，與位于堆芯中央靶連接，這將導(dǎo)致反應(yīng)堆容器內(nèi)堆芯上部構(gòu)造復(fù)雜，換料機(jī)構(gòu)的工作空間及運(yùn)行受限制。因此，換料系統(tǒng)與加速器質(zhì)子束管及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)全堆芯組件遍歷換料安全操作，是實(shí)現(xiàn)加速器驅(qū)動(dòng)鉛基堆堆內(nèi)自動(dòng)換料功能的關(guān)鍵技術(shù)。
　　本論文針對(duì)

2、加速器驅(qū)動(dòng)鉛基堆參考方案中國(guó)鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆CLEAR-Ⅰ堆內(nèi)換料需求，設(shè)計(jì)了雙旋塞定位及垂直進(jìn)出的堆內(nèi)換料系統(tǒng)，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)理論與分析，結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真模擬以及換料原理樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了全堆芯組件遍歷功能驗(yàn)證與測(cè)試，顯示換料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其他堆內(nèi)部件耦合良好;針對(duì)關(guān)鍵部件換料抓手，通過有限元數(shù)值仿真模擬及工程樣機(jī)測(cè)試，驗(yàn)證了堆內(nèi)換料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理可行性，為加速器驅(qū)動(dòng)嬗變系統(tǒng)ADS換料工程應(yīng)用提供結(jié)構(gòu)參數(shù)和依據(jù)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:<

3、br>　　提出一種基于大小旋塞復(fù)合旋轉(zhuǎn)定位的方法。針對(duì)堆內(nèi)換料流程的詳細(xì)操作步驟及動(dòng)作要求，設(shè)計(jì)了五自由度連桿機(jī)構(gòu)堆內(nèi)燃料組件垂直提升的換料系統(tǒng)方案;通過計(jì)算機(jī)仿真模擬，實(shí)現(xiàn)了全堆芯所有組件遍歷的驗(yàn)證，解決了加速器質(zhì)子束管無法移走而導(dǎo)致的全堆芯自動(dòng)裝卸料運(yùn)動(dòng)受阻礙的問題，同時(shí)滿足了緊湊型一體化ADS鉛基堆實(shí)驗(yàn)靈活性的要求。
　　設(shè)計(jì)了一種L型多連桿傳動(dòng)與壓緊自鎖結(jié)構(gòu)的換料抓手。對(duì)典型工作環(huán)境下?lián)Q料抓手的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，選擇

4、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靜力學(xué)分析，對(duì)換料抓手進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真模擬，結(jié)果表明換料抓手在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，各運(yùn)動(dòng)參數(shù)始終能夠保持平穩(wěn)變化，無沖擊及振動(dòng)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(yùn)輸過程中的安全。
　　研制了加速器驅(qū)動(dòng)鉛基堆堆內(nèi)換料機(jī)構(gòu)一體化驗(yàn)證與測(cè)試平臺(tái)。在理論分析與仿真基礎(chǔ)上，研制了鉛基堆堆內(nèi)換料機(jī)構(gòu)原理樣機(jī)及工程樣機(jī)，進(jìn)行了定位、遍歷、抓取、高溫等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)與測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，機(jī)構(gòu)能