反应堆压力容器下腔室交混特性的数值模拟方法研究

反应堆冷却剂系统蒸汽管道发生破口事故后,硼溶液在反应堆压力容器下腔室的对流交混特性对于反应堆安全分析及事故后缓解与抑制策略制定均有重要作用。本文基于实验结果分析了反应堆压力容器下腔室的交混特性及浓度扩散过程,采用数值模拟方法结合实验数据比较了几种主要模型计算结果的准确性与可靠性。分析结果表明,压力容器下腔室的交混特性呈现出外围扩散特征,温度梯度法与组分输运模型具备描述浓度梯度扩散过程的能力,但在细节分布上仍存在进一步改善与优化的空间。

控制棒导向管外流道旁流特性实验研究

冷却剂流经核反应堆堆芯时,绝大部分通过燃料组件内部流过,带走裂变能量。另外一小部分作为旁流经过燃料组件外侧流道、控制棒导向管外侧及内侧流道流出。为确保反应堆在正常运行工况下的安全性,必须限制堆芯旁流流量。本文通过开展导向管外侧流道阻力特性实验研究,在不同流量工况下获得了分段压差,并进一步拟合了雷诺数与阻力系数的关系式。实验结果表明,导向管外侧流道压力损失主要集中在堆芯下栅格板处,当反应堆额定工况运行时,单组导向管外侧流量仅为0.196m3/h。

中国工程试验堆堆芯入口流量分配特性实验研究

堆芯入口流量分配研究是新型反应堆设计过程中一项重要的工程验证实验,其结果能为反应堆的热工水力及安全分析提供数据支撑。本文针对中国工程试验堆(CENTER),采用缩比模型开展了堆芯入口流量分配特性实验研究,在不同工况下获得了模拟燃料组件、铍/铝组件、钴靶组件及控制棒导向管内的流量分配因子。实验结果表明:在本文研究的工况范围中,堆芯中大部分冷却剂流过模拟燃料组件,同类型模拟组件间的流量分配较均匀,最大流量相对偏差在±4%以内。实验入口总流量对流量分配特性几乎没有影响。

离心式通风机内部流场的数值模拟

对一种典型的离心式通风机进行了整机内部流场的数值模拟,通过划分计算区域、选择合适的计算网格、采用合理的湍流模型和边界条件等方面的处理,得到了一种计算值与试验值相当吻合的一种数值模拟方法。在此基础上对计算结果中出现的二次流以及边界层分离等现象进行了分析。

CAP1400反应堆吊篮与围筒旁通流特性实验研究

对CAP1400反应堆的吊篮与围筒旁通流量进行实验研究,研究了不同直径的围筒底板开孔下旁流腔的阻力特性及对应原型堆堆芯压降下的旁流份额。研究结果表明,当围筒底板开孔直径大于等于1.2倍的最小实验测量直径时,旁流腔的流量份额超过了对应原型堆堆芯压降下总流量的0.5%,其余孔径下旁流腔的流量份额均小于对应原型堆堆芯压降下总流量的0.5%。

堆芯组件堆外水力试验边界设计方法

研究了单个典型通道组件堆外水力试验边界的设计方法,分析认为只有保证试验模型与原型间隙稳定段流道压降相同、流量相等才能确保试验模型等效反映原型。基于这种等效设计思路进行推导计算,设计得到了单个组件水力试验筒体,并利用数值模拟和关系式两种方法分别进行了验证,验证结果表明:等效设计方法是正确可靠的。

模拟燃料组件水力特性分析

模拟燃料组件是反应堆整体水力模拟实验中一个重要实验部件,带有特制涡轮流量计的模拟燃料组件能在整体水力模拟实验中测量到堆芯入口流量分配特性。为确保实验数据的可靠性,须保证模拟燃料组件的水力特性与原型燃料组件一致。针对一致性要求,设计了一种基于特制涡轮流量计的闭式结构模拟燃料组件,并采用数值模拟与实验研究相结合的方法对组件的水力特性开展了研究,获得了阻力系数随雷诺数的变化规律及特制涡轮流量计的仪表系数,阻力系数计算值与实验值的相对偏差小于8%,特制涡轮流量计的仪表系数计算值与实验值的相对偏差小于1%。结果表明,计算与实验结果相符,模拟燃料组件结构设计合理可靠,同时验证了数值模拟方法在模拟燃料组件设计过程中的准确性。实验研究结果还表明,模拟燃料组件额定工况下的阻力系数为5.589,与原型阻力系数相比,相对偏差小于0.5%,满足整体水力模拟实验研究的需求,同时也验证了本文所设计阻力调节装置的可靠性及精细性。

ACP100反应堆整体水力模拟试验研究

模块式先进小型压水堆(ACP100)是一种新型一体化小型反应堆,直流蒸汽发生器和主泵均直接集成在压力容器上,紧凑的结构导致其内部流场复杂。本研究应用1:3缩比模型模拟ACP100反应堆内部流场,开展反应堆整体水力模拟冷态试验。试验得到反应堆模型的总压降和分段压降,获得了反应堆模型总阻力系数以及主要流道分段阻力系数;并得到堆芯入口各燃料组件的流量分配因子。模型试验结果显示,主流道内的流动已进入第二自模区,流体的流型、流速分布以及阻力系数与原型反应堆相同;流动进入自模区后,反应堆模型的阻力系数为常数,阻力系数值为8.02,可直接用于原型反应堆压降计算;额定运行工况下,堆芯入口的流量分配因子值在0.91~1.08,满足设计需求;流量分配罩具有良好的整流作用,模拟失流事故工况下的流量分配仍较均匀。

温度对狭窄缝隙流动阻力系数影响的试验研究

压水反应堆内冷却剂旁漏流流道尺寸多是狭窄缝隙,狭窄缝隙尺寸很敏感,很容易受到系统压力、压差、温度、振动等因素的影响。微小的尺寸变化又会引起阻力系数明显改变,导致试验测得的雷诺数与阻力系数关系曲线与流体动力学基本原理相悖。本文通过开展恒温和升温条件下的狭窄缝隙流动阻力系数试验,研究温度变化对狭窄缝隙流动阻力系数的影响规律。升温试验中维持系统压力、试验本体压差、流量不变,逐渐升高试验流体温度,获得不同温度下的试验本体流动阻力系数。试验结果表明试验流体温度从23℃上升至52℃时,试验本体狭窄缝隙尺寸由于热胀冷缩导致接缝面更贴合,压紧力增大,流动阻力系数增幅达8%。

需求管理在核主泵转速测量方向中的设计与应用

转速是反应堆冷却剂泵的一个重要运行参数,对表征核主泵的功能具有重要作用和意义。基于核主泵转速测量的工程需求进行需求管理分析,首先整理出工程项目中的需求管理流程;利用树图对核主泵转速测量进行需求分析;基于需求管理模型开展需求管理和需求输出,对现有常用主泵转速的测量方法进行梳理,最终通过光电感应原理,设计出一种光电对射型转速测量装置,以满足特定环境下转速的测量需求。

关于PDCA循环在交混试验中均匀注射装置优化的应用

质量改进是质量管理的重要一环,在科研生产中,更是促进了科研水平提升和试验能力的提高。文章通过PDCA循环,从计划(Plan)、实施(Do)、检查(Check)、调整(Action)四个阶段对交混试验中均匀注射装置进行优化,以提高注射装置的注射均匀性,满足新的试验需求。

非能动氢复合器表面催化反应与热工特性实验研究

针对非能动氢复合器催化板开展了表面催化反应与流动传热耦合特性机理实验研究,分析了不同入口流速和入口氢浓度对化学反应与流动传热特性的影响。结果表明:催化板表面温度总体上呈现出前段高、后段低的规律;入口流速越大,出口氢浓度越高,入口流速对催化板表面温度呈现出非单调影响;入口氢浓度越高,出口氢浓度和催化板表面温度均升高。