钠冷快堆关键热工水力问题研究现状及展望

钠冷快堆因其高热效率、高燃料利用率和固有安全性,以及能够实现闭式燃料循环以减少长寿命放射性废物的独特优势,被认为是第四代核能系统的首选堆型,也是目前国际核能领域的研究热点。本文概述了国际钠冷快堆及热工水力领域的发展历程和未来方向,并指出了当前钠冷快堆热工水力领域发展所面临的主要问题。结合我国的发展现状和挑战,本文针对热工水力研究领域的三个关键核心方面进行了深入分析:冷却剂钠的流动换热特性、堆芯热工水力分析方法,以及自然循环余热排出的设计与验证。总结了国际范围内的研究成果,分析了遇到的技术挑战和未来研究的发展趋势,并探讨了我国在这些领域的研究现状及未来的研究方向。这些分析和总结旨在为中国钠冷快堆技术在提高安全性和经济性方面的技术挑战提供指导,同时也为未来钠冷快堆的热工水力设计和优化提供重要的参考依据,以推动我国钠冷快堆技术的进一步发展。

钠冷快堆小栅板联箱压降对组件流量分配影响研究

钠冷快堆堆芯采用大栅板联箱、小栅板联箱和组件的三级流量分配方式,小栅板联箱的压降影响组件的流量分配,进而影响堆芯的安全,因此进行钠冷快堆小栅板联箱压降对组件流量分配影响研究有重要意义。根据小栅板联箱压降造成组件流量分配偏差的机理,提出了理论计算模型和堆芯组件优化设计的方法,并针对中国实验快堆(CEFR)堆芯进行了组件压降的优化设计,通过优化设计降低了CEFR燃料组件流量分配负偏差。结果表明,在进行钠冷快堆堆芯热工水力设计时,需要结合实际堆芯布置分析组件压降设计值的优化方向,并进行敏感性分析,以确定组件的最优设计压降,将小栅板联箱压降对组件流量分配影响降低到最低程度。本文结果可为钠冷快堆堆芯热工水力设计提供参考。

钠冷快堆先进建模与高性能粒子输运数值模拟进展

钠冷快堆高性能数值模拟基于先进建模技术、大规模并行计算技术,实现大型池式快堆多物理过程精细化分析计算,包括池式结构快堆堆本体范围中子和γ射线深穿透计算,堆芯范围pin-by-pin精细化功率分布计算及输运-燃耗耦合计算,堆芯核-热子通道耦合计算。建立快堆高性能多物理耦合计算系统,并实现可视化输入和输出,可快速获得堆芯或堆本体范围更为清晰的物理图像,为反应堆设计迭代、整体方案优化等提供支撑。

铅铋快堆燃料组件热工水力学数值模拟研究

利用子通道程序研究铅铋快堆燃料组件热工性能是一种实用且有效的方法,为初步研究一种概念设计的铅铋快堆燃料组件热工水力学性能,本工作采用子通道程序对该燃料组件进行了数值计算分析得到了冷却剂最高流速、组件出口冷却剂温度分布、包壳最高温度、燃料芯块最高温度等,并以CFD程序模拟计算结果作为对比验证,由计算结果可知:该燃料组件冷却剂整体流速较低,最高流速约0.27m/s,且组件出口温度差异明显,最高温差可达80℃,包壳最高温度约541℃,燃料芯块温度1089℃。

示范快堆主容器内氩气空间数值模拟

为了得到示范快堆主容器氩气空间内各类支承表面的温度场情况,通过流体力学软件FLUENT,应用低雷诺数湍流模型和DO辐射模型对正常运行工况下示范快堆氩气空间进行了数值模拟,给出了氩气空间整体的流场,泵支承、中间热交换器支承和独立热交换器支承处的温度场、流场情况,并对结果进行了分析。本工作的计算结果将为示范快堆氩气空间的设计提供依据,为相应的实验预研提供参考。