核電廠穩(wěn)壓器下封頭電加熱元件安裝區(qū)開孔補強計算

1、核電廠穩(wěn)壓器下封頭電加熱元件安裝區(qū)開孔補強計算魯佳李煥鳴鄧豐李冬慧胡彧田雅婧【摘要】壓水堆核電廠穩(wěn)壓器下封頭通常需要開70-90個布置較為密集的電加熱元件安裝孔。本文采用RCC-M和-01兩種壓水堆核能設(shè)備強度計算標準對某核電工程穩(wěn)壓器下封頭電加熱元件安裝區(qū)進行補強計算。經(jīng)計算，采用兩種標準對下封頭電加熱元件安裝區(qū)域開孔補強計算均滿足相應(yīng)標準要求?！娟P(guān)鍵詞】穩(wěn)壓器；開孔補強；多開孔；RCC-M中圖分類號：TM623文獻標識碼：A文章編號：2095-2457202104-0137-002Nuclearpowerplantvoltageregulatorundertheheadofelectric

2、heatingelementsInstallationareaopeningreinforcementcalculationLUJiaLIHuan-mingDENGFengLIDong-huiHUYuTIANYa-jingKeyLaboratoryofNuclearReactorSystemDesignTechnology，Chengdu610000，China【Abstract】ThepressureheadofPWRnuclearpowerplantusuallyneedstoopen70-90electricheatingelementmountingholeswhicharemored

3、enselyarranged.Inthispaper，RCC-Mand-01twokindsofpressurizedwaterreactornuclearequipmentstrengthcalculationstandardofanuclearpowerprojectundertheheaderheatingelementmountingareareinforcementcalculation.Aftercalculation，twokindsofstandardsareusedtomeetthecorrespondingstandardrequirementsforthereinforc

4、ementcalculationofopeningsintheinstallationareaofthelowerheaderelectricheatingelement.【Keywords】Regulator；Openholereinforcement；Moreopenings；RCC-M0引言穩(wěn)壓器是壓水堆核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。功能是通過穩(wěn)壓器內(nèi)的噴霧頭和電加熱元件聯(lián)合配合來補償一回路冷卻水溫度變化引起回路水容積的變化或調(diào)節(jié)一回路冷卻劑的工作壓力，以防止一回路系統(tǒng)設(shè)備由于壓力過高而損壞或由于壓力過低造成堆內(nèi)冷卻劑產(chǎn)生容積沸騰而引起燃料棒過熱燒毀的事故【1】。穩(wěn)壓器下封頭上垂

5、直安裝著7090根電加熱元件，安裝方式是電加熱元件套管垂直冷裝在下封頭的電加熱元件孔中，電加熱元件與電加熱元件套管焊接。因此，穩(wěn)壓器下封頭通常需要垂直開7090個貫穿孔，并且這些孔在下封頭較為密集布置。穩(wěn)壓器作為核一級設(shè)備，各局部根本尺寸的初步確定基于可靠的強度計算。目前，國內(nèi)核一級設(shè)備設(shè)計一般是基于壓水堆核島機械設(shè)備設(shè)計和建造規(guī)那么【2】RCC-M和ASME【3】第III卷，而RCC-M和ASME第III卷標準對于核一級設(shè)備開孔補強計算根本相同。俄羅斯原子能部制定的壓水堆船用核蒸汽發(fā)生裝置管道和設(shè)備強度計算標準【4】-01同樣可用于壓水堆核設(shè)備的補強計算。本文采用RCC-M、-01標準對某核

6、電工程穩(wěn)壓器下封頭電加熱元件安裝區(qū)進行強度計算，研究它們關(guān)于電加熱元件區(qū)域的補強計算。1結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計壓力，p=17.13MPa電加熱元件安裝孔直徑，d=32mm；下封頭內(nèi)徑，R=1195mm；下封頭計算壁厚，=59mm；下封頭名義壁厚，T=90mm；附加余量，C=0mm；設(shè)計溫度下材料許用應(yīng)力值，=183MPa；各電加熱元件安裝孔示意圖如圖1所示。2強度計算2.1按RCC-M標準計算根據(jù)RCC-MB3332的規(guī)定，凸形封頭上開孔不需補強須同時滿足RCC-MB3332.1中的a、b、c三個條件。對于該結(jié)構(gòu)的電加熱元件安裝孔，距離最近的兩個孔之見的中心距為109.30mm，因此在直徑為2.5820

7、mm內(nèi)，開孔個數(shù)多于2，并且不滿足開孔直徑之和不超過0.2582mm。因此，下封頭電加熱元件安裝區(qū)域的開孔至少不滿足RCC-MB3332.1a的要求，需要進行補強計算。以下分別按照單個開孔和多個開孔的補強計算：2.1.1單個開孔進行開孔補強計算開孔所需要的補強總面積，Ar=dF；沿下封頭外表的補強圓柱半徑界限，LA=maxd，+T+tn；2/3補強面積應(yīng)位于補強圓柱半徑極限，LA，2/3=max+0.5，+；實際補強面積，A=2LA-T-；其中，F(xiàn)為補強修正系數(shù)，按RCC-M要求，此處F=1；tn為接管名義壁厚，此結(jié)構(gòu)中為0。經(jīng)計算，Ar=1888mm2，LA=106mm，LA，2/3=180

8、mm，A=5580mm2。計算結(jié)果外表，Ar2.1.2多個開孔進行補強計算RCC-MZA400f要求一個開孔補強面積不能作為另一個開孔的補強面積。由電加熱元件安裝孔在下封頭上分布情況即各開孔之間的間距，見圖1可知，相鄰開孔最小間距dN=109.3mm。而單個開孔補強計算的補強圓柱半徑界限LA=106mm，顯然2LA=212mmdN，所以相鄰開孔的補強限制均互相重疊。因此，考慮相鄰開孔所需的最小補強邊界。最小補強邊界通過開孔所需的最小補強面積來確定，即，最小補強邊界，L=+經(jīng)計算，L=46.5mm，顯然2L=93mm2.2按-01標準計算根據(jù)-014.3節(jié)規(guī)定，對于中間外表上該孔的邊緣和最鄰近孔

9、的邊緣的距離大于LB=2的開孔認定為單個開孔。對于該結(jié)構(gòu)的電加熱元件安裝孔，LB=945mm，距離最近的兩個孔之見的中心距為109.30mm，小于單個開孔限值，因此，該孔為非單個開孔，需進行多孔聯(lián)合補強計算。以下分別按照單個開孔和多個開孔的補強計算。2.2.1單個開孔是殼體強度降低根據(jù)-0節(jié)規(guī)定，封頭上單個未補強孔的最大允許直徑，d0=-1.75；殼體強度降低的系數(shù)，d=；其中，0=，m=4，m=1。經(jīng)計算0=0.645，d0=638.5mm，d=1.100按標準取1。因d=32mm遠小于d0，單個開孔補強計算滿足標準要求。2.2.2多個開孔的殼體強度降低根據(jù)-014.3.2.

10、3節(jié)規(guī)定，不考慮殼體厚度加厚作補強時，殼體上任何方向上多開孔的強度降低系數(shù)，d=其中L為孔間距。取相鄰開孔最小間距dN=109.3mm，即L=dN=109.3mm，d=0.707，dAn=2其中加固厚度Sn=S-=31mm，An=17191mm2。此時由3計算得到補強后強度降低系數(shù)=+經(jīng)計算=1.2365，即1，多個開孔補強計算滿足標準要求。3總結(jié)本文采用RCC-M和-01兩種壓水堆核能設(shè)備設(shè)計強度計算標準對某壓水堆核電工程穩(wěn)壓器下封頭電加熱元件安裝區(qū)進行補強計算。RCC-M標準基于等面積補強法利用下封頭厚壁對開孔區(qū)域進行補強計算，-01標準基于開孔殼體強度降低系數(shù)計算對開孔區(qū)域補強計算。經(jīng)計算，采用兩種標準對下封頭電加熱元