核反应堆内高温条件下膨胀对控制棒下落的影响分析

来源：核动力工程杂志2024年第5期北京时间：

作者：陈昌义, 席炎炎, 鲁亚恒, 吴炫龙, 吴锋

单位：1.中广核研究院有限公司，广东深圳，518000；2.大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室，辽宁大连，116024；

摘要：核反应堆内的高温环境会导致控制棒组件产生热膨胀现象，进而影响控制棒组件的下落时间。为研究热膨胀对控制棒组件下落的影响，建立考虑膨胀变形的控制棒下落流固耦合模型，求解控制棒组件下落过程的动力学方程。采用有限元对导向管和控制棒进行稳态热力耦合分析，得到高温条件下控制棒和导向管的膨胀变形。基于所建立模型比较考虑热膨胀和不考虑热膨胀条件下控制棒的下落动力学过程。分析结果表明，热膨胀现象延迟了控制棒整体下落时间，但对控制棒进入缓冲段入口的时间影响较小，因此在一般情况下热膨胀对落棒时间的影响可以忽略，但在工程中仍需要重视控制棒膨胀引起的后果。本文研究结果对控制棒结构设计以及控制棒堆内落棒时间分析有重要意义。

关键词：控制棒下落, 热膨胀, 有限元, 流固耦合