【摘要】：一體化小型壓水堆(小堆)由于其安全性高,建設(shè)周期短,部署靈活等優(yōu)越性,受到國(guó)際核能界的高度重視,加快小堆建設(shè)是我國(guó)核工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的迫切需要。作為一種新型的先進(jìn)核能系統(tǒng),小堆的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)仍處于探索和攻關(guān)階段,而我國(guó)目前的小堆發(fā)展也正在緊張推進(jìn)。小堆一回路系統(tǒng)的熱工水力特性分析是設(shè)計(jì)小堆和評(píng)估其安全特性的重要內(nèi)容。本文針對(duì)小堆一回路系統(tǒng)的主要設(shè)備建立和開發(fā)了相應(yīng)的熱工水力分析模型和程序,并對(duì)IRIS(International Reactor Innovative and Secure)小堆一回路系統(tǒng)的熱工水力特性進(jìn)行了不同層次的研究。首先對(duì)于小堆堆芯的熱工特性,基于傳統(tǒng)子通道模型,考慮小堆堆芯橫向流動(dòng)導(dǎo)致的子通道模型的不穩(wěn)定性和控制方程間的相關(guān)性,耦合質(zhì)量方程和動(dòng)量方程重構(gòu)得到穩(wěn)定性更好的橫向動(dòng)量方程并發(fā)展低功率小流量下穩(wěn)定性較高的堆芯子通道模型。基于所構(gòu)建的子通道模型,開發(fā)小堆堆芯子通道分析程序SRSC,并開展相關(guān)驗(yàn)證計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明,SRSC程序的理論模型正確,分析結(jié)果精度和穩(wěn)定性高。隨后將SRSC程序應(yīng)用于IRIS小堆滿功率穩(wěn)態(tài)和典型失流工況下堆芯的安全分析。穩(wěn)態(tài)分析表明:堆芯各通道壓降相同,熱通道的溫度,焓和含汽率最高但處于過冷狀態(tài);通過橫流平衡壓降后熱通道出口冷卻劑質(zhì)量流量最小,但出口流速最高;堆芯內(nèi)的格架平衡了堆芯的流場(chǎng)和溫度場(chǎng),提高了堆芯的安全性。失流事故分析表明,IRIS一回路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量能將堆芯衰變熱有效排出,堆芯最小偏離泡核沸騰比始終高于1.5的安全限值,堆芯燃料棒最高中心溫度和包殼表面溫度始終低于材料熔融溫度,滿足安全準(zhǔn)則要求。對(duì)于小堆螺旋管直流蒸汽發(fā)生器(OTSG)的熱工特性,根據(jù)OTSG實(shí)際結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特征,基于一維兩流體模型結(jié)合分布參數(shù)法發(fā)展一二次側(cè)耦合的OTSG熱工分析模型,并開發(fā)了OTSG熱工水力分析程序THOSG。將THOSG程序應(yīng)用于IRIS小堆蒸汽發(fā)生器滿功率穩(wěn)態(tài)和二次側(cè)給水溫度、流量變化的瞬態(tài)工況分析,并與RELAP5程序模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)結(jié)果均表明THOSG程序可以準(zhǔn)確分析小堆OTSG的熱工水力特性。穩(wěn)態(tài)結(jié)果表明:一次側(cè)流體為過冷水,沿管長(zhǎng)方向流體溫度逐漸升高,換熱系數(shù)基本保持不變;二次側(cè)流體由進(jìn)口過冷水逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹谶^熱蒸汽,沿管長(zhǎng)方向溫度先迅速升高,隨后維持飽和溫度運(yùn)行,最后溫度繼續(xù)升高。對(duì)應(yīng)的二次側(cè)換熱先保持單相液相換熱不變,隨后進(jìn)入兩相換熱,換熱強(qiáng)度逐漸增大,最后液態(tài)冷卻劑蒸干,換熱急劇降低并保持單相蒸汽換熱不變。瞬態(tài)結(jié)果表明:給水流量降低后,一、二次側(cè)出口溫度升高,且給水流量降低越多出口溫度升高幅度越大,而二次側(cè)出口蒸汽流量則成比例降低;給水溫度降低后,一、二次側(cè)出口溫度降低,且給水溫度降低越多出口溫度降低幅度越大,而二次側(cè)出口蒸汽流量則保持不變。最后針對(duì)小堆一回路系統(tǒng)的整體熱工特性,結(jié)合一回路系統(tǒng)中各設(shè)備主要的熱工分析模型和程序,采用多模塊關(guān)聯(lián),進(jìn)出口熱工參數(shù)相互耦合的方法,開發(fā)一回路系統(tǒng)整體熱工分析程序,開展小堆一回路熱工水力現(xiàn)象的耦合分析。耦合分析的結(jié)果表明,回路的整體分析考慮了各設(shè)備間的相互作用,相較于單一設(shè)備的熱工分析較為準(zhǔn)確,且給出了各個(gè)設(shè)備的瞬態(tài)熱工水力特征。本研究揭示了小堆一回路系統(tǒng)的熱工水力特性,為小堆的熱工設(shè)計(jì)和安全分析工作提供了數(shù)值模擬工具,對(duì)小堆的設(shè)計(jì)與發(fā)展具有重要指導(dǎo)意義。
【圖文】：

第一章 緒論器水裝量較大，有較大的熱慣性，對(duì)于嚴(yán)重的機(jī)械或時(shí)間和擾動(dòng)承受能力。CAREM 堆主要設(shè)計(jì)用于為偏水淡化。Marcel等[5,6]對(duì) CAREM內(nèi)的自然循環(huán)現(xiàn)象和大多數(shù)壓水堆和沸水堆不同，當(dāng)堆芯功率降低時(shí) CA時(shí)，與現(xiàn)有自然循環(huán)沸水堆不同，CAREM 的自穩(wěn)壓此現(xiàn)有的用于壓水堆和沸水堆一回路熱工水力分析對(duì) CAREM 反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)的熱工水力分析需探控制棒驅(qū)動(dòng)自穩(wěn)壓蒸汽腔室

華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文RT 堆芯共有 57 個(gè) 17×17 的燃料組件，，換料周期 36 個(gè)月，通高了瞬態(tài)事故下堆芯臨界熱流密度的裕量，并采用可溶性硼量。為了對(duì) SMART 的安全性和可靠性進(jìn)行驗(yàn)證，韓國(guó)科研況下的熱工水力行為和反應(yīng)堆動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了大量研究[8-12]，所有安全需求。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL421.1


本文編號(hào)：2690767