【摘要】：我國正處于釷基熔鹽堆設(shè)計(jì)研究前期階段,需要對該系統(tǒng)的每個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致地設(shè)計(jì)和分析,為后期項(xiàng)目建設(shè)做一定的準(zhǔn)備工作和經(jīng)驗(yàn)累積。堆芯入口設(shè)計(jì)是小型固態(tài)燃料熔鹽堆熱工水力設(shè)計(jì)內(nèi)容之一,它對反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,堆芯溫度和流場分布有著非常重要的影響,因此有必要設(shè)計(jì)和優(yōu)化反應(yīng)堆堆芯入口的結(jié)構(gòu)。本論文以小型固態(tài)燃料球床熔鹽堆為研究對象,使用三維建模軟件Gambit2.4.6建立TMSR-SF2堆芯入口三維幾何模型,以計(jì)算流體力學(xué)軟件ANSYS FLUENT16.0為主要研究工具,主要研究了下腔室下反射層熔鹽流道結(jié)構(gòu)變化,對堆芯入口流場分布、溫度場及壓損的影響。具體研究內(nèi)容如下:第一,研究下反射層流道的流通面積變化對堆芯的熱工水力特性影響:本文選擇了6種不同流通面積占比的下反射層熔鹽流道結(jié)構(gòu),分別取15%,12.5%,10.02%,7.5%,5%,0%,來研究反射層熔鹽流道的流通面積變化對小型固體熔鹽堆堆芯入口溫度場,壓降及流速的影響。分析結(jié)果表明,堆芯活性區(qū)熔鹽最高局部熱點(diǎn)溫度隨下反射層熔鹽流道流通面積占比的增大而增高,堆芯入口內(nèi)的壓降隨下反射層熔鹽流道流通面積比的減小而增大,較小流通面積占比的下反射層熔鹽流道有助于展平堆芯活性區(qū)的軸向溫度分布,堆芯活性區(qū)熔鹽平均速率保持穩(wěn)定。第二,研究下反射層流道的孔道直徑變化對堆芯的熱工水力特性影響:本文選擇了4種不同直徑和間距的下反射層熔鹽流道分布,分別為1.0 cm、1.5 cm、2.0 cm、2.5cm,來研究下腔室下反射層熔鹽流道在不同直徑和間距分布時(shí)對堆芯入口內(nèi)熔鹽流動(dòng)特性和流場分布的影響。分析結(jié)果表明,堆芯熔鹽局部熱點(diǎn)溫度隨流道直徑的減小而降低,堆內(nèi)壓降隨流道直徑的增大而降低,小孔徑的流道可以使熔鹽流道出口處的熔鹽速度梯度變化更均一。第三,建立局部多孔介質(zhì)堆芯模型和局部真實(shí)球床堆芯模型,比較兩種模型在4種不同孔徑下熔鹽的速度場和動(dòng)量變化規(guī)律,進(jìn)一步分析比較這兩種模型的局部堆芯流場區(qū)別。分析結(jié)果表明,熔鹽從流道口沖入堆芯球床后,主要離流道出口近的1到4層球之間速度場擾動(dòng)較大;在入口流速一定時(shí),在局部球床堆芯和局部多孔介質(zhì)中堆芯平均流速和動(dòng)量會(huì)隨孔徑的增大而增加;相同孔徑下,局部球床堆芯模型中的熔鹽平均速度大于局部多孔介質(zhì)模型中的熔鹽平均流速。主要是在質(zhì)量守恒時(shí),相對流通面積小的球床模型計(jì)算熔鹽流速較大。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL426

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