小型自然循环钠冷堆堆芯初步设计研究

提出了一种适用于分布式发电系统的小型自然循环钠冷堆-AMTEC系统。通过对堆芯的临界计算和热工水力分析,研究了堆芯燃料装载量不变情况下,芯块半径、燃料棒长度和圈数对堆芯有效增殖因数keff、堆芯压降和传热的影响。同时分析了不同额外停堆裕量下,B4C吸收层厚度和堆芯初始剩余反应性随燃料棒圈数的变化关系。计算结果表明:保持堆芯当量直径和冷却剂通道总截面积不变的情况下,减少燃料棒圈数和活性区长度不仅可增加keff,且能降低堆芯压降;为提高额外停堆裕量需增加吸收层厚度,但降低了堆芯初始剩余反应性,不利于电厂的经济性。

小型钠冷堆堆芯物理计算

小型钠冷堆具有应用灵活性高,运行简单,施工周期短,一次性投资少的优点,对其进行堆芯物理计算对小型钠冷堆的安全具有重要意义。利用MCNP程序建立起燃料元件,冷却剂,堆芯构件及反射层的堆芯几何模型,并进行临界有效增殖因子、功率分布、反应性系数和停堆深度的堆芯物理计算,然后对与安全相关的物理参数进行安全性分析。研究表明:堆芯能够达到临界;堆芯功率分布较为平坦;冷却剂空泡系数为负值,满足堆芯设计准则;堆芯有足够的停堆深度,反应堆能安全停堆。

钠冷堆非能动余热排出系统热力特性分析

为掌握系统自然循环热力行为特性和相关设备安全性,基于能量平衡和流动平衡耦合建立钠冷堆非能动余热排出系统(PRHRS)热力模型,探究位差、密度差等非能动特性对系统的影响机制,并利用印度原型增殖快堆(PFBR)PRHRS试验结果验证模型的正确性,明确管程数、翅片厚度、烟囱直径、风门开度对热力循环的影响特征。结果表明:随管程数增加,空气热交换器(AHX)传热系数减小13.6%,同时压降增加66.4%,在低管程数时系统综合传热性能较优;随拔风烟囱内径增加或翅片厚度增加,AHX传热系数及压降增加而单位压降传热系数降低,设计中存在最优解;在极端低温工况时减小风门面积可有效提升设备运行温度以及系统传热效果,有助于保障系统安全运行。

钠冷堆非能动余热排出系统建模研究

非能动余热排出系统是核电站堆芯安全性的重要保障,为优化钠冷堆余热排出系统的热工设计方法,明确环境温度及空气冷却器结构变化对余热排出系统的影响。在考虑拔风烟囱自然循环影响的情况下建立完整的钠冷堆非能动传热模型,得到通用的余热排出系统通风量方程,并基于流动平衡和能量平衡对一定设计传热量的余热排出系统进行流程优化并分析环境温度、烟囱高度及翅高变化对系统热力参数的影响规律。结果显示,系统的总驱动压和总传热系数随着环境温度升高逐渐减小,且环境温度对驱动压力的影响更为明显;拔风烟囱高度增加,系统总驱动压和总传热系数均增大,且增大趋势不断变缓,存在设计最优值;翅片管翅片高度减小,系统总传热系数及单位压降传热系数大幅增加,对系统的传热性能影响明显。

液态金属钠高温沸腾实验回路应力分析与强度计算

本文主要完成了液态金属钠高温沸腾实验回路的应力分析与计算,确定了回路高温区连接管系的布置型式和支吊架系统,是该回路总体设计的重要组成部分。

超功率下金属燃料钠冷快堆的动态仿真

编制了计算金属燃料钠冷快堆在超功率事故下的动态过程的仿真程序MFTOP,并用它对美国池式钠冷快堆EBR-Ⅱ在启动和功率运行工况下的反应性引入事故瞬态进行了大量的分析计算,所得结果与国外大型程序NATDEMO的相应预测结果符合良好。本程序可用于其它钠冷快堆的超功率瞬态计算。

高温液态金属钠-钠热交换装置的优化设计研究

遵循钠冷快堆热交换器的设计原则和液钠沸腾实验的设计要求,综合考虑装置的换热能力、热胀应力和流致振动等因素,运用优化设计思想设计了高温液态金属钠-钠热交换器.计算和运行结果证明该装置具有良好的换热和安全性能.

液态金属钠在环管进口段湍流传热研究

对等热流边界条件下速度场与温度场同时发展的进口段效应,进行了理论研究和实验研究。在理论研究中,基于求解传热问题三大方程组,推导出可借助有限差分法求解的微分—积分方程组,编出了计算机计算程序。根据数值解,得到了一些湍流传热计算关系式。对于速度场与温度场同时发展工况: L_h/D_e=Pe/(1+6.0PrRe^(0.545) Nu(x)=(1.80+0.017Pe^(0.8)((X/D_e)/(L_h/D_e)-ln(X/D_e)/(L_h/D_e))+2.6+0.002Pe^(0.8) 对于速度场充分发展,只温度场正在发展工况: L_h/D_e=Pe/(1+5.9PrRe^(0.554) Nu(x)=(1.83+0.015Pe^(0.8)((X/D_e)/(L_h/D_e)-ln(X/D_e)/(L_h/D_e))2.57+0.004Pe^(0.8) 对于稳定段: Pu(∞)=4.4+0.019Pe^(0.8) 在实验研究中,环形通道实验段内径d_1=12.34mm,外径d_2=19.00mm,通道外壁绝热,内壁施以恒热流。研究表明,数定值与实验结果以及其他作者实验结果吻合良好。研究参数范围:Re=2×10~4～1.35×10~5;Pe=128～854。

失热阱下池式钠冷快堆的瞬态计算

本文采用简便实用的微机化数学模型,选用解刚性方程组很有效的 STIFF 数值积分法,编制了计算失热阱下池式钠冷快堆主回路系统动态过程的程序 WPRMY1。该程序可在微机上运行,对 EBR-Ⅱ 两个失热阱瞬态的计算结果,与国外大型程序 NATDEMO 的相应计算值以及可获得的部分试验数据符合良好。

模拟裂变产物腐蚀对国产不锈钢包壳管室温爆破性能的影响

未经腐蚀的国产不锈钢包壳管与在两种不同氧势下经模拟裂变产物腐蚀后的包壳管相比，其室温爆破强度和周向延伸率有明显变化。由于氧势对包壳管腐蚀深度影响显著，从而也明显影响包壳管的爆破强度和周向延伸率。爆破口的微观形貌分析进一步显示了裂变产物腐蚀对包壳管力学性能的影响。试验方法对结果的影响也作了初步探讨。