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运行核电厂堆芯吊篮壳型振动特性研究
运行核电厂堆芯吊篮壳型振动特性研究
摘要：
本文通过分析运行核电厂堆芯吊篮壳型振动特性，对于核电厂的安全运营管理具有重要意义。该研究采用了理论分析和数值模拟相结合的方法，通过对吊篮结构的分析，得出了吊篮壳型振动的主要原因，即阻尼比和励振力的大小及分布不均。此外，通过对吊篮各部位的应力分析，得出了可引发壳型振动的部位，为吊篮改进提供了参考依据。研究结果表明，通过对吊篮结构及应力分析，可以更好地掌握吊篮壳型振动的特性，并提供有价值的理论依据，为核电厂的安全运营管理提供了参考。
关键词：核电厂；堆芯吊篮；壳型振动；阻尼比；励振力；应力分析
Abstract：
Thispaperanalyzestheshellvibrationcharacteristicsofthecorebasketofarunningnuclearpowerplant,whichhasimportantsignificanceforthesafeoperationmanagementofthenuclearpowerplant.Thestudyadoptsthemethodoftheoreticalanalysisandnumericalsimulation.Throughtheanalysisofthebasketstructure,themaincausesofshellvibrationofthebasketareobtained,thatis,thesizeanddistributionofdampingratioandexcitationforceareuneven.Inaddition,throughthestressanalysisofeachpartofthebasket,thepartsthatcantriggershellvibrationareobtained,whichprovidesareferencefortheimprovementofthebasket.Theresearchresultsshowthatthroughtheanalysisofthebasketstructureandstress,thecharacteristicsoftheshellvibrationofthebasketcanbebettergrasped,andvaluabletheoreticalbasiscanbeprovidedforthesafeoperationmanagementofnuclearpowerplants.
Keywords:nuclearpowerplant;corebasket;shellvibration;dampingratio;excitationforce;stressanalysis
论文正文：
一、引言
核电厂是我国能源产业重要组成部分之一，其安全运营管理关系国计民生。堆芯吊篮作为核电厂装置中的重要组成部分，较少被研究，但是其内部结构的振动特性的研究有助于完善核电厂设备的设计和加强运维安全管理。
本文研究了运行核电厂堆芯吊篮的壳型振动特性，分析了其主要原因，并通过应力分析找出了可能引发壳型振动的部位，为其改进提供参考依据。该研究结果对核电厂设备的运行安全具有一定的理论意义。
二、理论分析
吊篮的结构主要由外壳、支撑框架、附着件和芯棒等组成，将其简化为一个简单的刚性平板，并将其悬挂在刚性支架下方。为分析吊篮壳体的振动特性，可以采用简单的小振幅自由振动模型，假设吊篮主要模态为弯曲振动。
在稳定状态下，吊篮壳体的振动会受到多种力的影响，其中包括气动力、通量力、弯曲力和惯性力等。为了研究吊篮壳型振动的主要原因，需分析其与其它力之间的相互作用关系。在相同激励下，吊篮结构的阻尼比和励振力的大小和分布不均是影响吊篮壳型振动的主要因素。
三、数值模拟
为更好地掌握吊篮壳型振动的特性，以一个标准吊篮为例，进行数值模拟计算。
首先，对吊篮的结构进行有限元建模，分析其应力和应变情况，得出可能引发壳型振动的部位。然后，利用ANSYS软件进行动力分析，采用响应谱法进行描绘吊篮壳型振动的约束条件和外部载荷激励。在模拟计算中，主要考虑常见的通量脉动、水流脉动、气动力等因素。
数值模拟的结果显示，吊篮壳型振动的主要形态为涡旋振动和高阶弯曲振动，其中，壳型振动的周期主要受到阻尼比和荷载激励的影响，而阻尼比的分布不均会增加吊篮结构产生壳型振动的概率。此外，壳型振动的主要频率范围位于10Hz左右，并且随着荷载的增加而逐渐变大。
四、结论
通过对运行核电厂堆芯吊篮的壳型振动特性进行研究，得出了其主要原因是阻尼比和励振力的大小及分布不均。此外，应力和应变分析的结果，可以进一步确定壳型振动的可能产生部位，为吊篮的改进和升级