压水堆核电厂燃料组件管座 力学性能试验方法

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团体标准

T/CNEAXXXX—XXXX

压水堆核电厂燃料组件管座力学性能试验

方法

TestmethodsformechanicalperformanceoftubenozzleoffuelassemblyforPWR

nuclearpowerplants

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（征求意见稿）

（本稿完成日期：2021.7.15）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国核能行业协会发布

目 次

前言.................................................................................II

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3定义和术语.........................................................................1

4原理...............................................................................1

5试验条件...........................................................................1

6设备仪器...........................................................................2

7样品...............................................................................3

8试验步骤...........................................................................4

9试验数据处理.......................................................................5

10试验报告.........................................................................................................................................................5

I

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压水堆核电厂燃料组件管座力学性能试验方法

1范围

本文件规定了压水堆核电厂棒束型燃料组件管座力学性能试验的方法。

本文件适用于压水堆核电厂棒束型燃料组件管座力学性能试验，其它类型反应堆燃料组件的管座力

学试验可参照执行。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

NB/T20035压水堆核电厂工况分类

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4原理

在燃料组件各类工况下，管座（包括上管座、下管座）应具有足够的强度，以保证燃料组件结构完

整性。采用试验手段模拟燃料组件的各类工况，以及管座的受力边界条件，对管座施加不同工况下的等

效载荷，测量试验前后管座在导向管孔位置的平面度改变量和应变，验证管座强度满足设计要求。

5试验条件

5.1试验工况

5.1.1上管座力学性能试验应考虑I&II类、III&IV类、运输工况和操作工况（I&II类、III&IV类、

运输工况和操作工况的定义见NB/T20035）。

5.1.2下管座力学性能试验在4.1.1基础上应额外考虑破坏载荷工况。

5.2试验温度

试验在室温环境下开展。

5.3试验载荷

5.3.1管座力学性能试验应考虑各种工况下管座可能承受的极限载荷。

5.3.2上管座力学试验载荷应考虑各种工况下可能承受的最极限载荷如下：

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——I、II类工况，应考虑燃料组件重量、控制棒组件重量和控制棒落棒载荷；

——III、IV类工况，应考虑地震叠加冷却剂丧失事故载荷、燃料组件重量、控制棒组件重量以及

压紧弹簧预紧力载荷；

——运输工况，应考虑由于运输导致的最大轴向加速度载荷；

——操作工况，应考虑由于操作过程导致的最大轴向加速载荷和控制棒组件重力。

5.3.3下管座力学试验载荷在4.3.2基础上应额外考虑破坏载荷工况：

——破坏载荷工况，应考虑破坏载荷。该载荷可能导致下管座结构发生塑性变形，远大于下管座各

个工况下所承受的最大载荷。

5.3.4由于试验在室温环境下开展，应根据温度对材料弹性模量、屈服强度等力学性能的影响，以及

制造水平波动，对各个工况管座承受的最大载荷进行修正，获得室温条件下的等效载荷。

5.3.5试验工况中动态载荷应等效为的静态载荷。

6设备仪器

6.1上管座力学性能试验

上管座力学性能试验布置图见图1。通过试验模拟管座在各个工况下承受的极限载荷，并通过辅助

加载工装施加于上管座。上管座下部采用模拟燃料组件骨架，模拟上管座实际工况下的边界条件。试验

测量得到上管座的应力和格板平面度改变量。

说明：

1——模拟加载工具；2——测力传感器；3——自动定心承载轴承；4——试验辅助加载工装；

5——应变片；6——上管座；7——位移传感器；8——模拟燃料组件骨架结构。

图1上管座试验布置图

6.1.1传感器

试验采用的测力传感器、位移传感器、数据采集系统的量程和精度应满足试验要求。试验前应进行

标定和检查。

2

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6.1.2辅助加载工装

试验辅助加载工装，用于固定试验件位置、安装传感器、施加载荷等等。

6.1.3模拟燃料组件骨架

用于模拟燃料组件骨架与上管座、下管座之间的连接条件。应确保模拟导向管中的载荷分布与燃料

组件导向管中的载荷分布一致。

6.1.4模拟加载工具

不同工况下，模拟加载工具与管座的接触情况应与实际情况一致。

6.1.5平面度测量装置

用于测量试验前后上管座、下管座格板的平面度。上管座测量精度应不低于0.127mm,下管座测量

精度应不低于0.05mm。

6.2下管座力学性能试验

下管座力学性能试验布置图见图2。通过模拟管座在各个工况下承受的极限载荷，并通过辅助加载

工装施加于下管座。下管座上部采用模拟燃料组件骨架，模拟下管座实际工况的边界条件。试验测量得

到下管座应力和格板的平面度改变量。

6.2.1试验设备仪器的关键性能要求与5.1.1条到5.1.6条相同。

说明：

1——拉伸试验机；2——测力传感器；3——自动定心承载轴承；4——试验辅助加载工装；

5——模拟燃料组件骨架结构；6——下管座；7——应变片；8——位移传感器。

图2下管座试验布置图

7样品

试验件样品应采用原型上管座或原型下管座开展相应试验。如不同工况需共用试验件，应保证试验

件未发生塑性变形，且不会对试验结果产生影响。

3

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8试验步骤

8.1上管座力学性能试验

8.1.1试验前准备

a)根据需要在上管座应力最大的位置粘贴应变片或应变花；

b)在上管座格板上选取有代表性的若干位置，测量格板厚度；

c)测量上管座格板平面度；

d)根据试验工况温度、上管座样品材料强度、格板厚度等计算试验最大加载载荷；

e)参照图1完成试验系统的安装，根据试验工况需要选择合适的模拟加载工具；

f)对试验系统进行调试，确保系统可以正常运行。

8.1.2I、II类工况试验

a)设定拉伸试验机以缓慢速度加载，通过模拟加载工具实现I、II类工况的载荷形式，以固定的

载荷增量在上管座上施加轴向压缩载荷，从0N加载到经过温度修正的等效最大载荷值，记录

每一次加载增量对应的应变和位移测量仪的数值；

b)以固定的载荷增量卸载至小于或等于该值，然后卸载至0N，记录每一次载荷减量对应的应变

和位移测量仪的数值；

c)重复上述a)到b)的所有步骤，以验证试验的可重复性；

d)对试验情况进行拍照，对上管座试验装置进行拆装，检查上管座变形是否对拆装造成影响；

e)利用平面度测量装置检测并记录格板的平面度。

8.1.3III、IV类工况试验

试验采用模拟加载工具模拟控制棒落棒载荷加载形式，其余试验步骤与7.1.2节相同。

8.1.4运输工况试验

试验采用模拟加载工具模拟运输工况载荷的加载形式，其余试验步骤与7.1.2节相同。

8.1.5操作工况试验

试验采用模拟加载工具模拟操作工况载荷的加载形式，其余试验步骤与7.1.2节相同。

8.2下管座力学性能试验

8.2.1试验前准备

按照图2布置试验设备，其余试验步骤与7.1.1节相同。

8.2.2I、II类工况试验

试验步骤与7.1.2节相同。

8.2.3III、IV类工况试验

试验步骤与7.1.3节相同。

8.2.4运输工况试验

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试验步骤与7.1.4节相同。

8.2.5操作工况试验

试验步骤与7.1.5节相同。

8.2.6破坏试验

a)采用加载工具模拟破坏载荷的加载形式，重复7.1.2条中的a)和b）步骤；

b)对试验情况进行拍照，对下管座进行拆装，检查下管座变形是否对拆装造成影响；

c)目视检查下管座的结构是否损坏，测量和记录所有裂纹的尺寸和位置；

d)利用平面度测量装置检测并记录格板的平面度；

e)对下管座进行拍照，记录破坏试验后的变形情况。

9试验数据处理

9.1平面度

根据每一种工况试验前后格板平面度数据，计算试验前后平面度的差值，获得平面度最大变化值。

9.2应力

将每一种工况试验中记录的最大应变，计算试验获得的管座的最大应力。

f)采用下列公式计算主应变：

122

122...........................................(1)

min,max2212213

式中：，，分别代表应变花的三个应变片的应变量，无量纲。

123

g)采用下列公式计算主应力：

EE22

132...............................(2)

min,max212112213

式中：

——，，分别代表应变花的三个应变片的应变量，无量纲。

123

——E为材料杨氏模量；

——μ为材料泊松比。

10试验报告

试验报告至少应给出以下几个方面的内容：

——试验目的；

——试验内容及方法；

——试验条件；

——试验装置；

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——样品名称和编号；

——测量仪表及测点布置；

——试验结果，包括格板最大变形量、管座最大应力、格板平面度

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6

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前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则