(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920438014.X
(22)申请日 2019.04.02
(73)专利权人 中国科学院高能物理研究所
地址 100049 北京市石景山区玉泉路19号
乙院
(72)发明人 刘彦韬 刘双全 王英杰 王培林
王晓明 魏龙 章志明 魏存峰
李道武 李春苗 杨明洁
(74)专利代理机构 北京律智知识产权代理有限
公司 11438
代理人 袁礼君 阚梓瑄
(51)Int.Cl.
G21C 17/00(2006.01)
G21C 17/104(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
核燃料棒富集度无源检测系统
(57)摘要
本实用新型提供一种核燃料棒富集度无源
检测系统。包括：伽马射线探测模组，包括多个依
次串行等间距排列的探测单元，其中任一探测单
元均为多边形中空结构或环形中空结构，使得探
测模组的中心形成管道状通道以供核燃料棒穿
行其中；多通道信号处理系统，用于接收和处理
多个探测单元的测量信号；多通道供电系统，用
于为多个探测单元和多通道信号处理系统提供
电源；以及分析系统，用于根据经过多通道信号
处理系统处理后的测量信号进行能谱分析和富
集度分析。本实用新型提供一种检测效率高，结
构紧凑的无源检测系统用于核燃料芯块富集度
检测。根据本实用新型的一些实施方式，采用模
块设计，便于维护更换，其中一个或几个探测单
元失效时，
不影响整体正常工作。权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 210091732 U 2020.02.18
C N 210091732
U
权 利 要 求 书1/2页CN 210091732 U
1.一种核燃料棒富集度无源检测系统，其特征在于，包括：
伽马射线探测模组，包括多个依次串行等间距排列的探测单元，其中任一探测单元均为多边形中空结构或环形中空结构，使得探测模组的中心形成管道状通道以供核燃料棒穿行其中；
多通道信号处理系统，用于接收和处理多个探测单元的测量信号；
多通道供电系统，用于为多个探测单元和多通道信号处理系统提供电源；以及
分析系统，用于根据经过多通道信号处理系统处理后的测量信号进行能谱分析和富集度分析。
2.如权利要求1所述的系统，其中伽马射线探测模组为多个，多个伽马射线探测模组依次串行等间距排列。
3.如权利要求1所述的系统，其中多边形中空结构为八边形中空结构。
4.如权利要求1所述的系统，其中核燃料棒由多个大小相同且沿核燃料棒的轴向分布的芯块填充于锆外壳中构成。
5.如权利要求1所述的系统，其中探测单元的数量为128个。
6.如权利要求1-5中任一所述的系统，还包括上料架台、多个传动装置和下料架台，分别用于核燃料棒的上料、进料和下料。
7.如权利要求6所述的系统，还包括自动控制系统，用于对上料架台、多个传动装置和下料架台进行控制，其中自动控制系统包括机械臂。
8.如权利要求7所述的系统，工作于静态工作模式或动态工作模式，其中静态工作模式用于探测单元能谱校检和核燃料棒静态检测，动态工作模式用于探测单元时间响应校检和核燃料棒动态检测。
9.如权利要求8所述的系统，其中静态工作模式包括：
自动控制系统控制机械臂从上料架台中取出待检的核燃料棒放置于多个传动装置共同构成的检测通道上，通过多个传动装置使得核燃料棒匀速顺次通过多个探测单元后停置于预定区域；
多个探测单元同时对核燃料棒释放出的伽马射线进行探测，将伽马射线转化为电脉冲信号并将电脉冲信号作为测量信号送入多通道信号处理系统；
多通道信号处理系统对测量信号进行模数转换、信号甄别和积分处理后送入分析系统；
分析系统对测量信号进行统计，形成能谱；以及
分析系统通过能谱分析获得富集度信息。
10.如权利要求9所述的系统，其中静态工作模式还包括：通过多个传动装置将核燃料棒匀速移出预定区域；以及自动控制系统控制机械臂将核燃料棒放入下料架台。
11.如权利要求8所述的系统，其中动态工作模式包括：
自动控制系统控制机械臂从上料架台中取出待检的核燃料棒放置于多个传动装置共同构成的检测通道上，通过多个传动装置使得核燃料棒匀速顺次通过多个探测单元多个探测单元同时对核燃料棒释放出的伽马射线进行探测，将伽马射线转化为电脉冲信号并将电脉冲信号作为测量信号送入多通道信号处理系统；
多通道信号处理系统对测量信号进行模数转换、信号甄别和积分处理后送入分析系
2
畜禽养殖综合监测监系统 一、畜禽养殖综合监测监系统方案简介 畜禽养殖综合测控系统”主要由上位机管理系统、自动化控制系统、数据采集系统、现场传感器等部分组成。整套系统可以实现各种动物养殖场的综合监控，包括室的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧气浓度、光照强度、压力等，同时可对室的温度、湿度、有害气体 浓度、光照度进行自动或手动控制，以营造一个适于动物生长生活的舒适环境，提高养殊的经济效益。 以畜禽养殖及养殖场的综合监测、监控为例：我国南北、东西方气候差异很大，造成温度、湿度及光照度等参数差别较大，东北、蒙、等北方主要以防寒为主，长江以南则以防暑为主。畜禽养殖的形式依据饲养规模和饲养方式而定。畜禽养殖的建造应遵循便于饲养 管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫”等原则。 二、系统功能描述 通过综合控制系统，可以实现对如温度、湿度、气体浓度、光照度等参数的自动调节与控制，同时提供手动控制支持，通过手动与自动的完美结合，达到较理想的控制，为动物营造舒适、健康的成长与生活环境，实现更好的经注效益。 养殖场的形式依据饲养规模和饲养方式而定，养殖场的建造应遵循便饲养管理，便于采光，便于夏季防暑，冬季防寒，便于防疫等原则。
通过综合控制系统，实现对温度、湿度、气体浓度、光照度等自动/手动调节与控制，支持手动控制，为动物营造舒适、健康的成长环境，实现更好的经济效益。 1、畜禽养殖场温湿度调节，保证舒适的温湿度环境。 通过室室外的温度感器进行室风外对比，在炎热夏季，当舍温度高于外界温度时，可启动风机进行空气交换，降低舍温度，同样当舍湿度高开外界湿度且湿度较大时，也可通风排湿；在寒冬尤其是北方，需要对畜禽养殖进行保温处理，适当时进行送暖（如太阳能、电热炉、锅炉供暖）等 （1）、温度因素： 温度是养殖场的成败的关键因素。如果温度过低，容易受凉而引起拉稀或产生呼吸道疾病等； （2）、湿度因素 A、空气湿度的表示方法和养殖场水汽的来源空气湿度简称气湿”表示空气中水汽含量的多少，说明空气的潮湿程度。通常用相对湿度来表示，指空气中当时的实际水汽量与同温度下饱和水汽量之百分比（％）。舍水汽的主要来源是呼出的水汽，可占舍水汽总量的75%,特别是舍温较高时，通过呼吸排出的水汽量很多。其次是空气中的水汽，这部分水汽量因所在地区及天气状况而不同，一般占养殖场水汽的10 %? 15 %。此外，尚有地面、墙壁、水槽及垫料的水分蒸发量，占舍水汽的10 %?15 %。水汽在舍的上部和下部较多，如养殖场保温隔热性不佳，水
核燃料循环 核燃料以反应堆为中心循环使用。 （一）铀的开采、冶炼、精制及转化：铀是比较分散的元素。世界上重要的产铀国家有：加拿大、美国、独联体、澳大利亚、刚果、尼日利亚等。我国的东北、西北、西南及中南地区都蕴藏有铀。但是可提供一定铀产量的铀矿石的含铀量的品位较低（10-4～10-2），掘出的含铀矿石必须经过复杂的化学富集，才能得到可作粗加工的原料。过去开采铀矿石都采用传统的掘进方式（耗能大、成本高、生产周期长，还有运输、尾矿等问题）。近来根据铀矿石性质的多样性，又开发了地表堆浸、井下堆浸以及原地浸取等方式。 我国的铀矿石属低品位等级，一般在千分之一含量就要开采，成本较高。为了降低成本，充分利用低品位矿石，80年代以来就积极开发堆浸、地浸技术，现已投产。例如地表堆浸，处理品位为8×10-4的沙岩矿，成本降低 40％。原地浸取工程也已经开工。原地浸取采矿的优点是：成本低（投资只有掘进的1／2）、工艺简单、节约能源（省去了磨碎、运输等工序，可节约能源 60％）、节约劳动力、减轻劳动强度（节约劳动力数十倍，工人进行流体物操作，劳动条件大为改善）、矿山建设周期短、可以充分利用低品位铀资源。因此受到重视而被称为铀矿冶技术上的一场革命。 浸取液经过离子交换、萃取以富集铀，再经过酸性条件下沉淀（与硷金属及碱土金属分离）和碱性条件下溶解（与过渡元素分离）以进一步净化铀，最后得到铀的精炼物。将此精炼物进一步纯化，并将铀转化成低沸点的UF6（升华温度：1大气压下56℃；0.13大气压下25℃），即可用作浓缩235U同位素的原料。 （二）235U同位素的浓缩：235U是唯一天然存在的易裂变核素。不同设计的反应堆需要不同浓缩度的铀（如：压水堆——当前核电站应用最多的堆型——需要2～3％；游泳池堆需要10%；快堆需要25％；高通量材料试验堆需要90%）。而核弹则需要更高的浓缩度。因此生产浓缩铀是核工业中十分重要的环节。 同一元素的同位素化学性质相同，只在质量上有所差别。利用这一差别可以实现同位素的浓缩／分离。核素越重，质量差别越小（如：氢、氘相差一倍；而235U、238U。则相差～1％）。可见实现235U同位素的浓缩，技术上的难度很大。 利用因质量不同而引起的速度效应或离心力效应可以分离同位素，并已达到工业化的程度。它们分别是气体扩散法和气体离心法，此外空气动力法也有了中间工厂。 ①气体扩散法：这是已实现工业应用多年（1946～）的大规模生产方法。其原理是：不同分子量的气体混合物在热运动平衡时，具有相同的平均动能，因而速度不同。由 M1V12=M2V22可得：
第四章反应堆结构与核燃料 反应堆是核电站中的热源，其内部装有可以进行可控链式核反应的核燃料，源源不断地释放出能量。核反应产生的热能通过载热剂传给汽轮机作功，汽轮机带动发电机，产生的电能被输送到电网。 反应堆由堆芯、压力容器、上部堆内构件和下部堆内构件等几部分组成。反应堆安置在反应堆厂房（也称为安全壳）的正中，它的六条进出口接管管嘴支撑在作为一次屏蔽的混凝土坑（即堆坑）内，而堆坑位于一个大约10米深的反应堆换料水池的底部。参见图4.1。 图4.1 反应堆位置 - 35 -
- 36 - 图4.2 反应堆剖面图
- 37 - 图4.2是压水堆的结构简图，它可分为以下四部分： ● 反应堆堆芯 ● 堆内构件 ● 反应堆压力容器和顶盖 ● 控制棒驱动机构 4.1 反应堆堆芯 4.1.1 堆芯布置 核反应堆的堆芯位于压力容器中心，由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成，核反应区高3.65m ，等效直径3.04m 。燃料核裂变释放出来的核能立即转变成热能，并由冷却剂导出。 在典型的燃料管理方案中，初始堆芯按燃料组件浓缩度分成三个区。所谓燃料浓缩度也称富集度或丰度，是指燃料中235U 同位素在铀的总量中所占比例。在堆芯外区放置浓缩度高的燃料组件，浓缩度较低的燃料组件则以棋盘状排列在堆芯的内区，如图4.3所示。 通常每年进行一次换料，更换约三分之一燃料组件，称为一个燃料循环。换料原则是将燃耗最深的燃料组件取走，在外区加入新燃料组件，而其余组件在堆芯中央重新布置，使功率分布尽可能均匀。在第六循环之前新加入燃料的浓缩度均为3.25％。为满足不断增长的发电需求，从第七循环开始新换燃料的富集度改为3.7% 。按照规划，今后还将采用长燃耗循环，即18个月换料方式，届时新换燃料的富集度将提高到4.45% 。 图4.3 堆芯分区布置（第一循环）
自动化技术与应用 2006年第25卷第2期仪器仪表与检测技术 Instrumentation and Measu rement 综合导航显控台综合检测系统设计 戴运桃,万扬,刘利强 (哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:综合导航显控台是船舶综合导航系统的核心导航设备,文章针对综合导航显控台设计了综合导航显控台综合检测系统,给出了综合检测系统的结构模型,在充分研究VxWorks操作系统的基础上提出了综合检测系统检测软件的功能设计与结构设计思路。本系统已经应用到实践,能够很好的完成对综合导航显控台的系统检测及故障点定位。 关键词:综合检测;系统设计;嵌入式操作系统 中图分类号:TP274 5文献标识码:B文章编号:1003 7241(2006)02 0062 03 A S upervisio n System for Integrated Navigatio n Display and Contro l Co nsole DAI Yun-tao,WA N Yang,LIU Li-qiang (School of Automation,Harbin Engineering University,Harbin150001,China) Abstract:Integrated Navi gation Display Control Console is the core navi gation equipment of INS.This paper introduces a supervision system for Inte grated Navigation Display and Control Console.It presents the basic structure of the in tegrated supervision sys tem based on the Vxworks real -time operating system.The system has been put into practice. Key words:Integrated supervision;System design;Embedded system 1引言 综合导航显控台是综合导航系统的核心导航设备,是应用组合导航技术和信息融合技术把各个导航设备有机地组合起来,在不改变各导航设备的情况下,采用滤波技术,对各种导航信息进行处理,实现各种导航信息互相取长补短,提高导航定位精度;通过对导航信息进行集中显示,集中控制和综合处理,实现最大限度发挥每一个导航信息的作用,实时向使用部门提供全面的、最佳的导航信息,在综合导航系统中起着非常重要的作用。 综合导航显控台综合检测系统是为了对综合导航显控台进行系统硬件功能检测而研制的。在综合导航显控台出现硬件故障后,维修保障人员可应用!替换法?使用综合检测系统对综合导航显控台进行系统检测、模块检测和电路板检测,定位出故障点或故障模块,从而进行有针对性的维修或更换。 收稿日期:2005-07-212系统结构及功能 综合检测系统应该尽量搭建与用户实际使用环境相同的检测平台,保证被检测系统的完整性,对临时没有的系统设备部件,也应有相应的模拟手段[1]。系统检测时,应该参考面向对象分析的结果,对应描述的对象、属性和各种服务,检测软件是否能够完全!再现?问题空间。系统可以给维修部门对设备故障进行排除提供方便。其总体检测流程如图 1: 图1总体检测流程 2.1综合检测系统结构 综合检测系统主要由主检测平台和辅助检测平台两部分组成,系统的结构模型如图二所示。主检测平台硬件系统采用嵌入式PC104架构,是综合检测系统的主控制单元,包括整机检测
高清视频综合监测系统在路口监控的综合应用 发布时间：2011-04-15 点击次数：66 智能交通网 1.交叉路口交通管理面临的问题 交叉路口作为交通网络的节点，在整个城市路网的交通秩序管理中起着至关重要的作用。如果把路网比喻成通信网络，那么路口则相当于通信网络中的交换机或HUB，车流与人流相当于通信网络中的信息流。假如交换机或者HUB出现异常或者超负荷，则网络的服务质量大大下降，由此可以理解监测路口交通流的重要性。 在路口实施路权分配的设备是道路交通信号控制机（以下简称信号机）。信号机有两方面的作用：一是根据路口各方向的交通需求分配路权、调节各方向的流量，使路口的通行能力最大化；二是通过路权控制冲突的交通流，避免交通事故。 但在实际应用中，由于多种因素的影响使信号机的两个作用效能降低，主要因素包括： （1）车辆保有量的迅猛增长、交通需求迅速上升，路口的通行压力急剧增大，这要求信号机的控制方案能及时对交通需求进行响应。因此现代路口信号机都能够装备不同类型的车辆检测器，所检测的数据送入信号机并上传至控制中心，使其实现智能化实时控制。但是目前的控制是开环的，即根据车辆检测器的数据调整信号控制方案而不能对方案调整后的效果进行及时有效地评价，如信号相位绿灯损失时间等无法进行检测和评价； （2）缺少对路口内通行车辆的行车行为进行检测。当进入路口
内的车辆出现异常甚至造成堵塞时不能及时检测，进而造成更大范围的拥堵； （3）有些车辆不按规定的车道通过路口，或者进入路口后不按信号当前相位规定的方向行驶。这种行为如果没有得到有效的监控，一方面增加了交通事故的发生概率，另一方面影响了正常行驶的车辆，造成绿灯相位内路口的通行能力大大下降，增加了路口延误。 2.以往采取的技术措施及其局限性 为了解决上述的问题，通常的技术手段不外乎两方面：一是采用配置了车辆检测器的自适应信号机，二是在灯控路口安装交通违法检测与抓拍系统。 （1）自适应信号机 自适应信号机具有车辆检测器接入端口，可以采用线圈、微波、地磁及视频等检测手段，获取路口的交通需求，并且通过信号机或指挥中心的算法自动调整信号控制方案，以使路口的通行能力最大化。车辆检测器的检测区域一般位于入口道上游，以上检测技术均能满足要求。但是如果要想观察和评估路口的实际通行能力进而反映控制方案的有效性，必须在路口内设置监测区域，这种情况下就只能采用视频检测技术了。 在高清摄像机出现之前，视频检测主要采用的是标清摄像机，像素数量大约44万。在路口有限的安装空间下，其观测范围、图像的精细度都受到限制，虽然能够检测路口内车辆的交通流，但是信号灯的状态还需要配置专门的检测器，由此才能确定在绿灯相位下的交通
汽车室内空气综合检测系统 摘要 近年来，随着人类活动的加剧，环境问题已经越来越受到人们的关注，对空气质量监测已经成为天气预报必备的条件之一。特别是随着雾霾天气的增加，全国各地各种各样的空气质量监测设备如雨后春笋般出现，这些设备加载了当今先进的科技技术，对于空气污染起到了很好的监测报警作用。 当代社会人们的出行离不开乘坐汽车，但汽车内的空气质量还是令人担忧的。本文研究一种基于 STM32 的汽车室内空气污染物监测系统，通过 32位嵌入式微处理器处理气体传感器采集的数据，利用报警系统及时反映车内的空气质量指数，从而使汽车驾驶人员应时采取一些手段，改善汽车室内空气质量。 本课题从以下三个方面来完成汽车室内空气污染物监测：（1）监测系统硬件部分设计：采用意法半导体公司 STM32 系列中的 STM32F107 为处理核心，包含了传感器选型、数据采集电路、数模转换电路、供电电源电路、BMS(电源管理系统)、系统通讯电路、数据显示、报警电路等。（2）监测系统软件部分设计：包括系统开机自检、数据采集、数据传输、BMS(电源管理系统)、数据存储等程序设计。(3)系统关键技术分析及改善:包括传感器采集浓度准确度分析、报警装置稳定性分析、显示设备实时性分析、电池管理系统可靠性分析、系统不足之处改进等。 关键词 意法半导体 STM32；空气监测；电池管理系统 Abstract In recent years, with the intensification of human activities, environmental problems have attracted more and more attention, the air quality monitoring has become one of the necessary conditions of weather forecast. Especially with the increase in haze weather, air quality monitoring equipment across a wide range of loading such as bamboo shoots after a spring rain like appearance, these devices in today's advanced science and technology, the air pollution has played a good role in monitoring alarm. The car as one of the modern life can not lack of transportation, the indoor air
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920438014.X (22)申请日 2019.04.02 (73)专利权人 中国科学院高能物理研究所 地址 100049 北京市石景山区玉泉路19号 乙院 (72)发明人 刘彦韬 刘双全 王英杰 王培林 王晓明 魏龙 章志明 魏存峰 李道武 李春苗 杨明洁 (74)专利代理机构 北京律智知识产权代理有限 公司 11438 代理人 袁礼君 阚梓瑄 (51)Int.Cl. G21C 17/00(2006.01) G21C 17/104(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称 核燃料棒富集度无源检测系统 (57)摘要 本实用新型提供一种核燃料棒富集度无源 检测系统。包括：伽马射线探测模组，包括多个依 次串行等间距排列的探测单元，其中任一探测单 元均为多边形中空结构或环形中空结构，使得探 测模组的中心形成管道状通道以供核燃料棒穿 行其中；多通道信号处理系统，用于接收和处理 多个探测单元的测量信号；多通道供电系统，用 于为多个探测单元和多通道信号处理系统提供 电源；以及分析系统，用于根据经过多通道信号 处理系统处理后的测量信号进行能谱分析和富 集度分析。本实用新型提供一种检测效率高，结 构紧凑的无源检测系统用于核燃料芯块富集度 检测。根据本实用新型的一些实施方式，采用模 块设计，便于维护更换，其中一个或几个探测单 元失效时， 不影响整体正常工作。权利要求书2页 说明书6页 附图1页CN 210091732 U 2020.02.18 C N 210091732 U
核电站技术的进一步发展将使核燃料的利用率得到提高，但随之也带来了更高的风险 听上去好像是很简单，铀在核反应堆里燃烧得越强、越热、越长时间——它得到了最充分的分裂——则所需要的燃料也就越少，而且到燃料耗尽时所产生的废料也越少。 几十年来，核技术人员一直在朝着这个方向努力，但是新兴的核安全与核废料处置研究却对此提出了新的问题。最新的研究发现，高效核燃料在应急时刻可能是不稳定的，这样将引起放射性物质泄漏和进入环境的巨大风险。更为严重的是，与人们预料的情况相反，由这种高效核燃料所产生的核废料所带来的辐射更大，这就意味着，它们更难与现有的核废料一起埋藏到地下的核废料库中。 新技术下的核燃料 目前，全球核电总装机容量已经超过了3.5亿千瓦。新一代的核电站将带来更大的改变。在未来的几年中，美国将新建30个反应堆，英国将建10个反应堆。中国现在的核电装机容量仅为910万千瓦，预计到2020年，将达到4000万千瓦。 要提高反应堆效率，技术人员就需改进用作燃料的浓缩铀，提高其燃耗率。燃耗率是一个从已知数量的燃料中获得电量的单位，用每吨铀所产生的吉瓦?天数来表示(GWd/tU)。燃耗越高，燃料棒在反应堆里维持的时间越长，这一点已经在美国和其他地区普遍应用的加压水和沸腾水反应堆里获得了成功验证。从1970年开始，世界各地反应堆的平均燃耗几乎增加了一倍，达到了40 GWd/tU。 新型的反应堆多使用两种设计:一种是美国西屋公司开发的AP1000“非能动型压水堆 核电技术”，另一种是法国阿海珐公司的欧洲压水堆技术，预计新技术的燃耗率将达到 60GWd/tU或更高。在这种燃耗下，铀燃料棒将比今日燃耗最好的燃料多烧一年之久。 燃料棒的考验 不过，这样的进展却可能带来一定的代价。今年3月，在美国华盛顿特区和马里兰洛克维乐，在美国核管理委员会(NRC)组织的一个会议上，美国伊利诺斯阿贡国家实验室的迈克尔?比龙所领导的一个小组发表了对高燃耗燃料行为的研究发现，指出燃耗超过45GWd/tU 的燃料会引起从前所无法预料的安全问题，并且将会打破现有的NRC安全条例，除非人们做一些改进，将这些核燃料成分打包包装。 在核电站的运作中，假如冷却水突然损失，就会发生危险。比如1979年美国宾夕法尼亚三里岛的事故，曾导致了一个反应堆核芯的部分熔化。要在这样一个事故中控制放射能的泄漏，最关键的是核燃料棒与其外围的锆合金包壳在应急制冷系统下插入冷水时要保持完
陈 彭:男,32岁,反应堆安全分析专业,硕士,工程师 收稿日期:1997206212 收到修改稿日期:1997210215 第32卷第2期 原子能科学技术V o l .32,N o .2 1998年3月A tom ic Energy Science and T echno logy M ar .1998 秦山核电厂燃料棒 PC M I 效应和包壳疲劳分析 陈 彭 (中国原子能科学研究院反应堆工程研究设计所,北京,102413)用FRA PCON 22程序中二维有限元力学模块A X ISY M 分析了秦山核电厂燃料芯块与包壳之 间的机械相互作用(PC M I ),给出了包壳局部应力的计算结果。根据LAN GER &O ’DONN EL 疲劳寿命经验公式和M I N ER 法则,编制了疲劳分析程序FA T IG 21,分析了秦山核电厂燃料包壳在负荷追随运行工况下的积累疲劳损伤因子,为秦山核电厂燃料元件的设计改进和安全审评提供依据。 图1 燃料棒及PC M I 效应所产生的变形示意图F ig .1 Fuel rod and its defo rm ati on under pellet 2cladding m echan ical in teracti on 关键词 有限元 PC M I 疲劳 燃料棒 中图法分类号 TL 352122 在早期压水堆核电站运行中,PC M I 是导致 燃料棒破损的重要原因之一。后来,燃料棒设计的 改进使PC M I 的破损率大大降低,但随着核燃料 向高燃耗的发展,PC M I 效应仍然是燃料棒设计 中必需考虑的问题。 图1示出燃料棒PC M I 作用的特点[1]。在热 源作用下,燃料芯块由于不均匀的热膨胀形成沙 漏状结构,包壳在对应的芯块肩部产生环脊,并导 致环脊附近局部应力集中,严重时可直接导致包 壳局部开裂。在负荷追随运行工况下,局部应力集 中随功率的变化而变化,导致包壳局部疲劳破损。 1 计算程序及模型的改进 111 FRAPCON -2程序及有限元模块AX 2IS YM [2]FRA PCON 22程序是燃料棒性能分析程序,