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[学位]

钠冷快堆燃料组件子通道热工水力特性分析

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Author:

于晓雷 (于晓雷.)

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学位论文库

Abstract:

在液态金属作为冷却剂的快中子增殖堆中,燃料芯块和燃料棒包壳表面的最高温度是进行燃料组件热工水力设计的重要因素之一,因此,为了确保堆芯设计的经济性和安全性,准确预测燃料芯块、包壳和冷却剂的温度分布对于快堆堆芯的热工水力设计至关重要。子通道分析程序是未来快堆热工水力分析的主要途径,相比于传统的单通道模型,子通道模型的计算结果具有更高的精确度。本文以国内外典型的快中子增殖堆燃料组件的设计为研究对象,以液态金属钠作为冷却剂,建立了合理的数学物理模型。对整个快堆的燃料组件进行了节点划分,编制程序,并进行迭代求解,系统分析了其燃料组件内部的热工水力特性。计算中考虑了快堆中采用的UO2-PuO2混合氧化物燃料的导热特性,对于在燃料组件内冷却剂的速度分布,对CRT、Novendstern等模型进行了分析比较,同时对液态金属在棒束之间的换热关系式也进行了讨论,并选取合适的关系式进行计算。本程序对中国实验快堆(CEFR)的燃料组件进行了热工水力计算,分析了在不同P/D下组件内冷却剂的热工水力特性,并将计算结果和THAS-PC2程序进行了比较,同时也将程序的计算结果与橡树岭国家实验室的实验数据和一些其他用于快中子增殖堆热工水力分析的子通道程序(如:MATRA-LMR、SLTHEN、Relap5-3D等)进行了比较分析。通过程序计算和分析可以得出以下主要结论:由于子通道程序中考虑了燃料组件内相邻通道之间的质量、动量和能量的交换,相比于单通道模型,各个子通道内的冷却剂质量流量沿轴向会不断发生变化,湍流交混作用降低了冷却剂最热通道内的焓值,这对于堆芯的安全是有利的。其各个通道内的冷却剂温度都有所不同,冷却剂温度沿径向不断发生变化,燃料组件中心通道冷却剂和包壳的温度最高,角通道内的冷却剂和包壳的温度最低。由于液态金属钠具有极强的导热特性,致使包壳表面温度和冷却剂之间的传热温差较低。由于快增殖堆中线功率密度较大,同时快堆的燃料芯块导热率低,计算出芯块中心温度梯度比压水堆高。

Keyword:

快堆 绕丝 液态金属 子通道模型

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学能源与动力工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 秋穗正

Year: 2011

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 20

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