中国加速器驱动嬗变研究装置堆芯流量分配设计与优化

针对中国加速器驱动嬗变研究装置的液态铅铋冷却反应堆,采用计算流体力学软件对燃料组件的上下管座段以及堆芯的流动传热进行了三维计算。针对上下管座段的水力学分析,得到了部件阻力系数与流速、开口面积等参数的关系,为堆芯流量分配的设计工作奠定了基础。基于上述结果,采用多孔介质模型建立了全堆流动传热分析模型,针对流量分配问题进行了数值模拟,以功率份额为流量分配的参考依据,通过调整每盒燃料组件入口面积的大小,使得各个组件的流量分配份额与功率份额基本一致,冷却剂在组件出口处的温度分布得到了较好的展平。

CAP1400反应堆堆芯入口流量分配试验研究

反应堆堆芯入口流量分配是反应堆水力性能研究的重要内容之一,其与堆芯热裕量和燃料组件燃料棒的流致振动密切相关,从而影响反应堆的运行。CAP1400反应堆堆芯入口流量分配试验是验证CAP1400反应堆结构设计与分析的一个重要环节,旨在验证CAP1400反应堆堆芯入口流量分配的均匀程度。本文通过1/6比例模型试验,获得无均流板结构工况和带均流板结构3种工况(均匀流量工况、非均匀流量工况、偏回路流量工况)下CAP1400反应堆堆芯入口流量分配结果,并进行了各工况下流量分配均匀程度的分析。试验结果表明,CAP1400反应堆堆芯入口具有较好的流量分配效果。

373 MW液态燃料熔盐堆流量分配设计的优化研究

流量分配设计是熔盐堆热工水力学研究的重点内容之一,流量分布直接决定了堆芯局部热点值和位置,制约着反应堆运行的安全性可靠性。以热功率373MW钍基熔盐堆液态燃料(Thorium Based Molten SaltReactor-Liquid Fuel,TMSR-LF)为研究对象,使用计算流体力学通用程序Fluent15.0对堆芯流场进行了数值模拟。基于相应热工水力参数的分析结果,对原堆上下腔室的结构提出了若干分步式改进方案:下腔室设置折流板、增加上腔室高度、调整下腔室流量支撑板的孔径。优化结果表明:下腔室设置圆柱折流板能有效解决由局部涡流遮蔽部分通道引起的质量流量不均匀的问题;增加上腔室高度可以平衡径向方向内外侧通道出入口的压降,改善流量的均匀性;减小流量较高的内侧通道对应的金属支撑板孔道的半径可有效降低该处流量,使总体分布趋势更加平缓。最终确定的优化方案为在下腔室中央位置设置半径240cm圆柱型折流板,半椭球型上腔室高度调整至45cm,下腔室流量支撑板2~3 排孔径由2.3cm减至2.1cm,4~5排由2.3cm减至2.2cm。以上结果对TMSR-LF2堆芯上下腔室的工程优化设计具有重要的参考价值。

反应堆下腔室流量分配装置结构流场分析

反应堆下腔室流量分配装置是保证反应堆冷却剂经由下腔室进入堆芯得到合理分配的重要装置。为了全面了解反应堆冷却剂在反应堆下腔室内的流动特性,通过对华龙一号反应堆的下腔室的流量分配装置和一种新型阶梯型下腔室流量分配装置采用三维流体计算软件FLUENT,分别进行完整压力容器下腔室流体域进行数值模拟分析,获得最佳估算流量条件下的下腔室流场分布和压力场分布、下腔室出口区域(即堆芯入口)的流量分配以及压降。

压力容器下腔室冷却剂流动特性数值模拟研究

压力容器流场特性是反应堆热工水力设计的重要依据之一。论文采用三维数值模拟方法,建立了包括进口及环形下降段、下腔室及堆芯进口段、堆芯段的华龙一号反应堆压力容器下腔室分析模型,并采用多孔介质模拟堆芯段压降及流动,在网格数量级敏感性分析的基础上确定了最终网格模型,对运行工况下压力容器下腔室冷却剂的流动特性进行了研究。结果表明,下腔室出现逆时针漩涡流动,冷却剂在冲刷格架板后在下腔室底部汇集并向上流入堆芯;通过分析格架板的上、下表面压差发现大、小格架板所受水力冲击方向相反,载荷大小相近;对下堆芯板流水孔归一化流量分配进行了分析。通过求解附加标量浓度输运方程以标记并跟踪冷却剂的分布和交混,结果表明冷却剂随着流动发生逆时针横向交混,平均有43.7%的冷却剂份额会偏移至逆时针的相邻堆芯进口位置,表明交混特性较好。

AP1000反应堆下腔室三维流场计算与分析

分析反应堆下腔室流体流动特性是进行堆内构件结构设计和堆芯热工水力设计的前提。AP1000下腔室结构较西屋设计的二代压水堆核电站做了很大改变。本文用计算流体动力学软件Fluent6．3．26计算了这种新型结构的三维流场、压力分布以及堆芯入口流量分配。通过不同结构模型三维流场计算结果的分析，验证了AP1000结构设计的合理性及其优点。同时，分析结果表明理论计算方法具有实际的工程应用价值。