本文關(guān)鍵詞：鉛鉍冷卻快堆單盒組件堵流事故分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：第四代核能系統(tǒng)是為了提高核電經(jīng)濟性、安全性、防擴散性而提出的新一代核能系統(tǒng)。鉛(鉍)冷快堆作為第四代核能系統(tǒng)的六種候選堆型之一,具有良好的發(fā)展前景,鉛冷快堆已經(jīng)逐漸成為了未來先進(jìn)反應(yīng)堆的一個重要發(fā)展方向。 鉛鉍合金具有良好的中子學(xué)性能、熱工水力學(xué)性能和固有安全特性,但是由于鉛鉍堆內(nèi)鉛鉍的運行溫度較高,鉛鉍冷卻劑對反應(yīng)堆材料包殼與結(jié)構(gòu)材料具有腐蝕性,這一點是制約鉛鉍冷卻快堆發(fā)展的主要因素之一。鉛鉍的腐蝕產(chǎn)物在燃料組件內(nèi)積聚后容易在局部形成冷卻劑流道面積的減小,產(chǎn)生堵流事故,這是鉛鉍合金冷卻反應(yīng)堆在設(shè)計和建造中必須考慮的重要安全問題,對堵流事故的分析是鉛鉍合金冷卻反應(yīng)堆安全分析中非常重要的一項內(nèi)容。 本文選取由FDS團隊設(shè)計的熱功率為10MW的鉛鉍冷卻快中子堆為研究對象,利用商用計算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics, CFD)軟件ANSYSCFX,對鉛鉍冷卻快堆單盒組件的堵流事故進(jìn)行了模擬和分析,具體開展的研究工作如下： 首先,基于CFX,針對本文研究的10MW熱功率鉛鉍冷卻快堆單盒燃料組件建立了計算模型和堵流模型；其次,在考慮網(wǎng)格獨立性、湍流模型等影響因素的基礎(chǔ)上,對單盒組件的正常運行工況進(jìn)行了模擬與分析,一定程度上證明了所建立模型的正確性；第三,對單盒組件的邊角堵流和中心堵流進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。計算結(jié)果表明,棒束入口段和棒束中心段的堵流工況引起的燃料組件出口處的冷卻劑溫升和燃料包殼最高溫度隨堵流面積的增大而增加,堵流面積越大,溫升增加的越明顯。相同面積的堵流工況下,邊角堵流比中心堵流的情況更嚴(yán)重。堵流事故發(fā)生后,堵塊后方會發(fā)生回流現(xiàn)象,回流區(qū)的大小隨堵流面積的增加而增加。在不同軸向位置的堵流工況中,軸向位置x=0.5m處的堵流工況引起的包殼溫度最高,在該位置的80%邊角堵流工況下,局部包殼溫度將超過包殼材料的熔點,組件內(nèi)的部分燃料棒包殼會發(fā)生融化,燃料有裸露融化的可能性。
【關(guān)鍵詞】：鉛鉍冷卻快堆 堵流事故 安全分析 計算流體力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TL364.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 引言10-24
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 核能的發(fā)展10-11
• 1.1.2 第四代核能系統(tǒng)11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 鉛鉍冷卻反應(yīng)堆發(fā)展現(xiàn)狀12-18
• 1.2.2 堵流事故分析研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3 研究目的與意義22-23
• 1.4 本文研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)23-24
• 第二章 計算方法與計算模型24-36
• 2.1 計算方法簡介24-29
• 2.1.1 計算流體力學(xué)方法24
• 2.1.2 常用的CFD商用軟件24-29
• 2.2 計算模型29-34
• 2.2.1 10MW鉛鉍冷卻快堆簡介29-33
• 2.2.2 堵流計算模型33-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第三章 正常工況下單盒組件的數(shù)值模擬與分析36-48
• 3.1 數(shù)值模擬36-44
• 3.1.1 鉛鉍合金物性36-37
• 3.1.2 軸向功率余弦分布模型37-40
• 3.1.3 網(wǎng)格模型40-42
• 3.1.4 湍流模型42
• 3.1.5 計算假設(shè)42-43
• 3.1.6 離散格式43
• 3.1.7 收斂條件43
• 3.1.8 邊界條件43-44
• 3.2 正常運行工況模擬與分析44-46
• 3.3 本章小結(jié)46-48
• 第四章 堵流工況的模擬與分析48-60
• 4.1 棒束入口段堵流事故48-56
• 4.1.1 相同位置不同面積的堵流事故48-50
• 4.1.2 相同面積不同位置的堵流事故50-56
• 4.2 棒束中心段堵流56-59
• 4.2.1 相同堵流面積不同軸向位置的堵流工況對比56-58
• 4.2.2 相同軸向位置不同堵流面積的堵流工況對比58-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)和展望60-62
• 5.1 總結(jié)與創(chuàng)新點60-61
• 5.2 工作展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67-68
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果68-69
• 參與項目及獲獎情況69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：340971