超臨界二氧化碳(S-CO2)具有存儲量大、廉價易得等優(yōu)點,將其用作冷卻劑可以提高循環(huán)效率。本文以S-CO2作工質(zhì),并與球床堆相結(jié)合,設(shè)計了 S-CO2直接冷卻堆芯的模塊化球床反應(yīng)堆。首先,針對S-CO2球床堆中使用的燃料組件進行了概念設(shè)計,使用CFD方法分別比較了采用不同的燃料球堆積方式和不同的燃料組件形狀其熱工水力性質(zhì)的異同點,為后續(xù)的堆芯熱工水力概念設(shè)計選取了規(guī)則燃料球的堆積方式和圓柱形的燃料組件。然后,根據(jù)燃料球的物理特性及安全性要求制定了反應(yīng)堆堆芯熱工水力設(shè)計準(zhǔn)則,采用單通道法進行了堆芯熱工水力的概念設(shè)計,所得結(jié)果可以滿足設(shè)計準(zhǔn)則要求。并對堆芯的高徑比和燃料球半徑進行了參數(shù)敏感性分析,可知燃料包殼表面溫度隨燃料球半徑的增大而升高;堆芯高徑比越小,包殼峰值溫度越低且最高溫度的位置越靠近堆芯出口處。最后以上述研究得到的熱工水力概念設(shè)計參數(shù)為基礎(chǔ),采用CFD中多孔介質(zhì)非熱平衡法對單個燃料組件內(nèi)的燃料及冷卻劑熱工水力特性進行了數(shù)值模擬及結(jié)果分析;然后對CFD中多孔介質(zhì)附加了不同的動量源模型,并分析了三種計算方法的差異。采用德國安全標(biāo)準(zhǔn)(KTA)模型計算所得的壓降最小,幾種模型計算所得溫度的結(jié)果差異不大。最后,對預(yù)設(shè)工況下的燃料組件進行了熱工水力的計算,得到超過燃料溫度限值的工況。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：TL35
【部分圖文】：

第２章球床堆燃料組件設(shè)計逡逑第２章球床堆燃料組件設(shè)計逡逑反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計參考文獻［２１］，如圖２．１所示，設(shè)計中充分考慮將堆芯和氣輪機一逡逑體化，不僅可以方便安裝和運輸還可以盡量減少管道數(shù)目，降低發(fā)生事故的風(fēng)險。反應(yīng)逡逑堆堆芯由７個燃料組件組成呈均勻環(huán)形布置，這種布置不僅可以改善堆芯功率分布不均，逡逑同時增加了堆芯的外表面積，有助于通過自然對流進行停堆后堆芯的余熱排出。每個燃逡逑料組件由大量的燃料球堆積而成，但燃料球的堆積形式及燃料組件的形狀可以根據(jù)需要逡逑進行選擇，本章中針對這一問題進行了簡單的燃料組件設(shè)計。逡逑｜｜邋Ｉ逡逑Ｉ逡逑｜邋Ｉ邋ｗ）邋Ｌｉ邋＇，逡逑壓力容器邋Ｌ邋Ｉ邐，邋＊邐，逡逑＼ｌｉｆｉ逡逑Ｉ邋＾１／逡逑Ｉ邋１１逡逑石埾中子”邐扉．流動悋遒逡逑反射層＼邐Ｕ：邐Ｕ邋／逡逑＼邋：邋ｆ邋

第２章球床堆燃料組件設(shè)計逡逑第２章球床堆燃料組件設(shè)計逡逑反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計參考文獻［２１］，如圖２．１所示，設(shè)計中充分考慮將堆芯和氣輪機一逡逑體化，不僅可以方便安裝和運輸還可以盡量減少管道數(shù)目，降低發(fā)生事故的風(fēng)險。反應(yīng)逡逑堆堆芯由７個燃料組件組成呈均勻環(huán)形布置，這種布置不僅可以改善堆芯功率分布不均，逡逑同時增加了堆芯的外表面積，有助于通過自然對流進行停堆后堆芯的余熱排出。每個燃逡逑料組件由大量的燃料球堆積而成，但燃料球的堆積形式及燃料組件的形狀可以根據(jù)需要逡逑進行選擇，本章中針對這一問題進行了簡單的燃料組件設(shè)計。逡逑｜｜邋Ｉ逡逑Ｉ逡逑｜邋Ｉ邋ｗ）邋Ｌｉ邋＇，逡逑壓力容器邋Ｌ邋Ｉ邐，邋＊邐，逡逑＼ｌｉｆｉ逡逑Ｉ邋＾１／逡逑Ｉ邋１１逡逑石埾中子”邐扉．流動悋遒逡逑反射層＼邐Ｕ：邐Ｕ邋／逡逑＼邋：邋ｆ邋

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本文編號：2825227