压水堆上腔室流场的实验研究

ＰＷＲ作为核电发展的主要堆型，在全世界范围内得到了广泛的应用，也是我国的主要发展堆型。但是对关系到反应堆安全运行的、直接作用在控制棒导向筒上的上腔室流场的分析研究，长期以来由于紊流流动机制的复杂性和上腔室中控制棒导向筒组件布置的密集性，这方面的研究一直没有深入下去。在压水堆运行期间，作用在上腔室构件上的作用力与冷却剂的流动特性有很大的关系，通过模拟实验弄清上腔室的流速分布，对了解作用在控制棒上的水力载荷，以及控制棒能否按指令在导向筒内自由升降和快速下插具有十分重要的意义。本文在３００ＭＷｅ核电站ＰＷＲ上腔室１：４可视化模拟体中，以水为介质进行了上腔室流场的可视化实验研究。采用激光多普勒测速仪（ＬＤＶ）和Ｎ－Ｊ型应变片式测速仪测得了上腔室模拟体中的流速，并用归一化的数据处理方法，显示了整个流场的流速分布规律，找出了整个流速的最大区和最大值。从而为控制棒导向筒的结构力学分析和ＰＷＲ上腔室的数值模拟分析提供实验依据。

压水堆上腔室模拟体三维流场分析

本文以秦山核电厂压水堆为例，对其上腔室模拟体内的紊流强迫流动进行了三维稳态研究。采用Ｌａｕｎｄｅｒ和Ｓｐａｌｄｉｎｇ提出的Ｋ－ε两方程模型，并结合壁面函数法，对模拟体内的紊流强迫流动进行了数值模拟，得到了三维流速分布以及最大横向流速所在区域。在上腔室模拟体上，以水为介质进行了流场的可视化实验研究，采用激光测速仪测得了纵向流速分布，并用流线显示了流场，数值计算与流场试验结果符合较好．

三环路压水堆压力容器上腔室交混矩阵数值研究

使用STAR-CCM+软件对三环路压水堆压力容器上腔室流场进行了大规模、精细化三维数值模拟,并采用组分跟踪方法分别对157个燃料组件出口冷却剂流动进行计算,构造了一个具有3×157个元素的"上腔室交混矩阵",用该矩阵即可定量、精确地描述冷却剂从堆芯流出后,经上腔室内交混并再分配到各热管道的复杂流动过程。研究发现堆芯流出的冷却剂在压力容器上腔室内的交混是并不充分的,径向上不同位置燃料组件流出的冷却剂会在上腔室同热管道的接口区域存在明显的对应关系,而燃料组件径向功率分布的差异必然导致热管道中冷却剂热分层现象的产生。