铅铋次临界堆XADS束流超功率事故研究

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven sub-critical System,ADS)利用加速器产生的高能强流质子束轰击重金属靶核,产生散裂中子作为外源中子来驱动和维持反应堆自身运行。质子束流的不稳定性将对此类反应堆的功率水平产生影响,进而威胁ADS的安全。加速器束流超功率是ADS系统的一种典型事故瞬态,该事故导致ADS堆芯功率骤然上升,堆芯温度骤升,可能超过材料的安全限值,威胁反应堆完整性。本文利用多物理耦合程序MPC-LBE,对加速器驱动铅铋冷却次临界堆(eXperimental Accelerator Driven System,XADS)的束流超功率事故进行模拟,并研究了这种事故下反应堆的瞬态安全特性。

铅铋堆瞬态安全分析程序MPC_LBE换热器模块开发

铅铋堆作为第四代先进核能系统之一,具有优良的中子经济性、固有安全性。为提高其紧凑性、安全性,铅铋堆主冷却剂系统倾向于采用一体化池式结构设计理念,但该设计理念同时也造成了复杂的热工水力问题。铅铋堆多物理耦合瞬态安全分析程序MPC_LBE在此背景下开发,但该程序的换热器模块采用了定温简化模型,无法模拟换热器一、二次侧之间的换热过程,事故瞬态模拟过于保守,偏离实际工况。为此,开展了铅铋堆换热器模块数值模拟方法研究,换热器一次侧、管壁以及二次侧均采用了一维通道等效处理手段,构建了其数值传热模型,编制了程序代码,并与MPC_LBE实现了外部显式耦合。对于该数值传热模型,单独进行了稳态验证及时间步长敏感性分析,结果显示,显式耦合策略的时间步长敏感性较大,而隐式耦合策略时间步长设置对模拟结果几乎无影响。对耦合了该数值传热模型的新MPC_LBE程序,开展了自然循环铅铋反应堆稳态模拟应用,同时添加了以一次侧出口段的设计温度为基准的二次侧冷却剂流量调节系统。