基于多孔介质和等效热导率模型的快堆乏燃料组件传热特性数值分析

乏燃料组件在运输或转运过程中,组件会裸露在传热较差的气体介质内,需关注其散热性能。为模拟乏燃料组件的传热特性,采用多孔介质模型模拟组件的流动阻力,并利用等效热导率模型模拟组件内部的传热。由于自然对流条件下乏燃料组件内部流动符合层流假设,在多孔介质阻力模型中忽略了惯性力项的作用。将等效热导率模型的模拟结果与SNL-LMFBR实验结果进行对比,证明了该模拟方法的有效性。计算结果表明,在水平放置工况下乏燃料组件温度轴向呈对称分布,在竖直放置工况下轴向呈非对称分布,乏燃料组件的高温区域向组件上方偏移。

钠冷快堆无保护失流事故和安全特性研究

建立了钠冷快堆的部件模型;将高次端点浮动法应用于求解钠冷快堆点堆中子动力学方程;将全隐二阶迎风差分格式应用于求解堆芯和中间热交换器的热工模型;对EBR-Ⅱ快堆无停堆保护失流事故（LOFWS）进行了分析计算,并将计算结果和NATDEMO程序的计算结果进行了比较,两者符合良好。最后以EBR-Ⅱ为例分析了主泵情转时间对快堆在失流工况下的固有安全特性的影响。

钠冷快增殖堆钠雾火分析计算

在钠冷快增殖堆假想事故中 ,由于管道破裂 ,钠喷出到有氧的房间引起钠雾火 ,导致房间内温度及压力的上升。在NACOM单个液滴燃烧模型的基础上 ,考虑燃烧钠液滴的运动以及由于钠液滴与气体的热平衡关系 ,并忽略由于液滴间的相互作用影响 ,编制程序SPCOM。对钠雾火过程中涉及的液滴运动、液滴燃烧、喷雾燃烧以及质量热量传递问题进行了模拟。计算了钠雾火引起的房间的温度及压力瞬变 ,并与实验进行了比较 。

快堆蒸汽发生器大泄漏钠-水反应计算

采用一维特征线方法建立了快堆蒸汽发生器单管发生双端断裂情况下 ,水从破裂传热管流出的泄漏率计算模型和钠 水反应气泡从球状到柱状的变温绝热生长模型。根据断裂处氢气压力变化 ,并考虑管内流体的压缩性建立了水的泄漏率模型。对分别发生在单相水区 ,单相蒸汽区和两相汽水混合区的大泄漏钠 水反应进行瞬态计算和定性分析。结果说明 。

钠冷快堆单个燃料组件冷却剂沸腾的数值模拟

在正常功率下快堆单个燃料组件的瞬间完全堵流可能会产生相当严重的后果 ,对其后续事故序列及其潜在的破坏能力进行预测是必要的。对模拟这种现象的SCARABEEBE +1实验在包壳流动之前的阶段进行了数值模拟。程序中采用了两流体、六方程模型来描述沸腾及两相流动 ,应用子通道方法来对基本方程进行离散化 ,以半隐数值方法进行了求解。计算结果与实验观测相吻合 ,这表明该程序可以比较准确地预测单个燃料组件在瞬间完全堵流之后 ,包壳流动之前的行为。

全隐二阶迎风差分格式在快堆模拟中的应用

鉴于一般差分格式在模拟快堆系统中间热交换器的事故时会产生温度振荡现象，为了保证数值解法的稳定性和差分精度，采用全隐二阶迎风差分格式对中间热交换器进行了流量失衡模拟，彻底解决了温度振荡问题，所得结果和实验结果吻合良好，而且还可以达到超实时的模拟效果。最后，还将该方法用于对堆芯失流工况的模拟，也取得了良好的模拟效果。

液钠两相流动密度波型不稳定性实验机理分析

在高温钠沸腾试验回路上，对液钠沸腾两相流动密度波型不稳定性进行了广泛而又系统的实验研究，并理论分析了液钠沸腾两相流动密度波型不稳定性发生的区域、机理、临界条件等特性以及系统压力、质量流速、入口过冷度等对这些特性的影响。实验参数范围如下：系统压力Ｐ：２６００－１．１×１０５Ｐａ；入口过冷度Ｔｓｕｂ：２５．６－２２６．８℃；热流密度ｑ：８．０×１０４－４．７６×１０５Ｗ／ｍ２；质量流速Ｇ：４２．９－３８３．０ｋｇ／ｍ２·ｓ。

钠冷快增殖堆池式钠火事故分析计算

针对钠冷快堆严重事故下可能发生的池式钠火事故 ,描述了钠火现象 ,采用池式钠火程序SOFIREⅡ的“一腔室”模型 ,并在该模型基础上 ,更客观地模拟池式钠火过程 ,编制程序POOLFIRE。SOFIREⅡ认为池式钠火过程一开始就生成Na2 O和Na2 O2 的混合物 ,生成量也不确定。POOLFIRE认为早期生成Na2 O ,大约 30分钟后向Na2 O2 转变 ,最后计算得出池式钠火引起的安全壳内温度及压力响应 。

永磁式钠流量计的研制

研制了量程为5m^3/h和0.5m^3/h的两种永磁式钠流量计,介绍了它们的结构、分度特性与阻力特性的理论计算、标定试验及误差分析,给出了分度特性的解析表达式。

利用子通道程序对快堆堆芯堵流的计算

沸腾是钠冷快堆安全分析工作中必须要考虑的一个问题，而堵流是众多导致发生沸腾原因中十分重要的一个。要对堵流导致的沸腾问题进行计算分析，就必须要发展堵流计算能力。文中用具有两相流计算能力的子通道程序对堵流问题进行了计算，和中国原子能研究院的试验结果以及其它程序计算结果的比较表明，对传统的子通道模型进行改进后程序具有良好的准确性，可以应用于今后的堵流沸腾计算。

贮液容器爆炸事故中的载荷模型及能量释放分析

对贮液容器内部低速炸药爆炸载荷模型的选取及其能量释放的分析进行了研究。以液态金属快中子增殖反应堆的假想堆芯破损事故为例 ,评价了国外采用的各种低速炸药爆炸载荷计算模型及事故中总释放能量的估计方法 ,提出用能量释放总量来反推载荷模型初始条件的“5 %截断准则”。

意大利拆迁回路管道及某些设备和部件的清洗除钠

采用水蒸气－氮气、水雾－氮气、真空蒸馏、有机溶剂等清洗方法，对从意大利拆迁的２条钠回路ＥＳＰＲＥＳＳＯ和ＣＥＤＩ的管道和某些设备、部件进行了清洗除钠。管道形状各异、管径不一、长度不等，管径从１．２７ｃｍ到２５．４ｃｍ，长度从０．５ｍ到９．１ｍ。被清洗的设备有电磁泵、冷阱，部件有钠蒸汽捕集器、不锈钢烧结陶瓷过滤器等。清洗除钠过程安全可靠，达到了预期效果。

液态钠临界热流密度实验研究

在液钠沸腾试验回路上研究了入口过冷度、质量流量、系统压力和液钠两相流动不稳定性对液态钠临界热流密度 (CHF)的影响机理 ,并获得了液钠沸腾CHF的预测公式。

快堆顶盖隔热保护装置传热性能的实验研究

通过实验研究了在液态金属快中子增殖堆中，主壳顶盖下部遮热体的组成形式对遮热体工作性能的影响．本文提出了一个考虑到使用经济性的遮热体组成方案，供建造我国第一座快中子堆（ＣＥＦＲ）时参考．另外，本文对取消遮热体而完全用强制对流冷却系统对堆顶盖实施隔热保护的方案作了实验研究，给出了冷却流道平均Ｎｕｓｓｅｌｔ数计算公式，它对ＣＥＦＲ顶盖冷却系统的设计具有实用价值．

快堆主壳顶盖隔热保护装置传热过程的数值模拟

本文通对建立快堆主壳钠池覆盖气体及顶盖隔热保护装置流动与传热过程的数学模型。

对中国实验快堆旋塞环形空间自然对流的数值模拟

快中子增殖堆中有很多下端开口的环形空间 ,这些环形空间中氩气的自然对流使得环形空间的内外壁面产生非均匀的热应力 ,是快堆设计必须解决的问题。针对我国正在进行的快堆的设计要求 ,对我国第一座快堆 (CEFR)环形空间的自然对流进行了数值模拟。模拟采用了LVEL紊流模型。计算结果可供CEFR设计参考。

用ALE格式有限元法分析快中子增殖堆的假想堆芯破损事故

任意拉格朗日欧拉(ALE)格式具有网格划分灵活、计算精度高、适用范围广的优点,尤其适用于处理自由液面变化剧烈的快堆假想堆芯破损事故(HCDA)的流固耦合问题。采用ALE格式建立了HCDA分析的有限元计算公式,编制了相应的有限元计算程序,对快堆假想堆芯破损事故进行了流固耦合分析。用国际常用于检验快堆分析程序的CONT标准考题进行了验证,结果与国外多个程序的计算结果相吻合。

钠冷快堆失流事故分析

本文介绍了钠冷快堆失流计算的数学模型、FRLOF程序的编制和用本程序对EBR-Ⅱ两个失流工况进行的理论计算。该计算结果与试验测量值吻合较好。

初始缺陷对座式快堆堆本体屈曲的影响

对在快增殖反应堆堆本体的裙座上和在主容器上分别有初始缺陷时,进行了地震作用下的静态屈曲模拟分析,采用Sup-SAP93程序,先分析了无初始缺陷的堆本体在室温(20℃)和高温(400℃)、无液压和有液压时在模拟水平地震激励下的屈曲荷载与屈曲模态。然后,假设两种初始缺陷分布,第一种是用室温和无液体时无初始缺陷的堆本体在模拟水平地震激励下计算得到的屈曲模态作为初始缺陷的形状。第二种是用公式确定初始缺陷纵向波数及最大值。计算结果表明,无论是室温还是高温,无论有无液压,无论初始缺陷在裙座还是在主容器上,屈曲都发生在裙座上。随着裙座初始缺陷的增大,屈曲荷载下降。而主容器上的初始缺陷对屈曲荷载几乎没有影响。

Simulation of chemical kinetics in sodium-concrete interactions

Sodium-concrete interaction is a key safety-related issue in safety analysis of liquid metal cooled fast breeder reactors (LMFBRs). The chemical kinetics model is a key component of the sodium-concrete interaction model. Conservation equations integrated in sodium-concrete interaction model cannot be solved without a set of re-lationships that couple the equations together, and this may be done by the chemical kinetics model. Simultaneously, simulation of chemical kinetics is difficult due to complexity of the mechanism of chemical reactions between sodium and concrete. This paper describes the chemical kinetics simulation under some hypotheses. The chemical kinetics model was integrated with the conservation equations to form a computer code. Penetration depth, penetration rate, hydrogen flux, reaction heat, etc. can be provided by this code. Theoretical models and computational procedure were recounted in detail. Good agreements of an overall transient behavior were obtained in a series of sodium-concrete interaction experiment analysis. Comparison between analytical and experimental results showed that the chemical kinetics model presented in this paper was creditable and reasonable for simulating the sodium-concrete interactions.