從驗算驗證到創(chuàng)新09反應(yīng)堆壓力容器及O型密封環(huán)的研究歷程
發(fā)布時間: 2023-04-13 點擊數(shù)量:21581961-1966年文革前,在中國科學(xué)院土木建筑研究所(期間更名為工程力學(xué)研究所)一室一組,由大組長蘭貴祿負(fù)責(zé)組織我們從事核反應(yīng)堆工程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)研究。研究項目“09反應(yīng)堆壓力容器及O型密封環(huán)”獲1978年全國科學(xué)大會獎。
1、查歐美文獻 解蘇聯(lián)設(shè)計
國家需要,讓我們從土木建筑中的工程力學(xué)轉(zhuǎn)到核工程中來,蘇聯(lián)專家留下的工程設(shè)計要解讀驗算驗證其受力的狀態(tài)以確保其安全性。對我們來說,工程對象是生疏的,而其力學(xué)原理是相通的。沒有蘇聯(lián)資料,從歐美公開發(fā)表的文獻中查閱,英文資料當(dāng)年也很少,我們真是全身心敬業(yè)加班加點學(xué)習(xí),解答二機部提出的有關(guān)部件中的受力變形。
2、用手搖計算器 得力學(xué)精確數(shù)
7-9位的數(shù)值計算,現(xiàn)在看來是輕而易舉的,當(dāng)年在土建工程中我們常用計算尺,甚至算盤、手算,好不容易才有了手搖的和電動的計算器,如楊玉成用交叉梁的原理來解聯(lián)立方程,得9位數(shù)精度的變形值。負(fù)責(zé)理論分析計算的蘭貴祿、沈乃杰更是反復(fù)計算來求解壓力容器的微分方程。
3、建實驗裝置,證高壓反應(yīng)
為驗證高壓下的結(jié)構(gòu)反應(yīng),建101實驗室,采用電測、光彈性、脆性應(yīng)力涂層三種試驗方法。對壓力容器、彎管、孔板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行了試驗。實驗室的建設(shè)是艱辛的,由原有廠房、辦公室改建的,負(fù)責(zé)各項試驗裝置和方法的人員主要有:高壓裝置孫敬人,電測龐士榮、李文生,光彈性張志芳、楊榮富,應(yīng)力涂層楊玉成、高云學(xué)。實驗室是在工廠、器材等部門大力合作協(xié)同下建成的,油壓裝置可達(dá)300大氣壓力。
4、配制脆性涂層材料 呈顯應(yīng)力分布圖象
脆性應(yīng)力涂層的材料,國內(nèi)是沒有的,文獻所見國外的配方中所用的化學(xué)試劑有較強的毒性。我們買了數(shù)十種化學(xué)試劑,采用多種配方,失敗了再配再試,終于調(diào)制成了毒性極小的脆性應(yīng)力涂層配方。并在孔板模型材料的高壓試驗中獲得了應(yīng)力分布的涂層裂縫,顯示其隨壓力增大的應(yīng)力分布圖。該配方與其試驗結(jié)果,在解密后1983年才公開發(fā)表(力學(xué)與實踐,5卷3期)。
5、重復(fù)實驗測試 改進計算方法
核反應(yīng)堆的壓力容器采用三心筒底,其應(yīng)力分布的求解不同于一般半球形和橢圓形,理論計算結(jié)果,要由試驗驗證。在同質(zhì)縮尺模型的壁內(nèi)外貼電阻計片,用電測法測得其縱橫向的應(yīng)力分布。試驗結(jié)果在三心筒底的應(yīng)力分布與理論計算不符。是試驗的誤差、內(nèi)壓作用下應(yīng)變計的不穩(wěn)定,還是理論計算的方法不當(dāng)?為此,將模型上的應(yīng)變計全部刮掉,重新布設(shè),重新試驗。測試結(jié)果兩次相同。從而使理論計算方法得以改進,求解結(jié)果與試驗相符,將其計算方法推薦為實際工程的復(fù)核計算所用。
6、關(guān)鍵技術(shù)設(shè)施 創(chuàng)新高壓密封
在高壓容器中,筒體與頂蓋的密封,這小小的部件卻是其關(guān)鍵設(shè)施。在原設(shè)計中密封裝置是高度保密的,在探索分析高壓容器的多種密封裝置中,蘭貴祿創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn),O型環(huán)的密封作用既簡便又有效。于是先對其材料、選型作單體試驗,分析計算其有效性,確定圓管壓扁呈O型的最佳形態(tài),裝置到壓力容器上。
7、密封試驗成功 爆破事故隱瞞
容器的高壓試驗,是在101實驗室進行的,起先是數(shù)十個大氣壓到一百多個,是在毫無保護裝置下進行的。為達(dá)到300大氣壓下的可靠密封,必須升壓,反復(fù)分析其油壓設(shè)備是可以達(dá)到的,壓力容器也能承載的,估計一旦泄漏,油壓即刻會下降,不象氣體會有爆破聲和沖擊波。但當(dāng)試驗超過300個大氣壓時,未料的事故發(fā)生了,容器頂蓋中央焊接的園盤飛射出去了,似炮彈,擊穿天棚、屋蓋,當(dāng)時我們挺緊張的,害怕砸壞什么了,在百米外的莊稼地里找到的。高壓密封試驗成功了!
爆破事故也未驚動地方,有驚無險,我們也就這樣無聲無息隱瞞了下來,有關(guān)部門也未追查過。
8、周密策劃 協(xié)同奮力
五年的努力,在祖國最艱難的年代,我們這個小集體為祖國的尖端事業(yè)盡了一份力,得到文革后全國科學(xué)大會的獎勵,回首往事已過半個世紀(jì),現(xiàn)我們都是八十上下的老人,足矣。
復(fù)興中華,實現(xiàn)國強民富的中國夢,殷切希望工力所的同仁,為祖國為民眾作出新貢獻,周密策劃協(xié)同奮力取得新成就。
原老一室一組
于滬閩蘇浙 賀建所六十周年
2013年7月1日