熱管式非能動余熱排出系統(tǒng)（HP-PRHRS）概念設(shè)計可有效提升熔鹽堆非能動安全特性。基于HP-PRHRS結(jié)構(gòu)和熔鹽堆運(yùn)行特點,建立了一套較為完整的數(shù)學(xué)物理模型,涵蓋了熔鹽堆堆芯物理熱工耦合、高溫?zé)峁芎虷P-PRHRS運(yùn)行等。采用上述模型開發(fā)了HP-PRHRS分析程序PRAC,利用MSRE基準(zhǔn)題和瞬態(tài)實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比驗證。結(jié)果表明:PRAC程序計算值與基準(zhǔn)題和實驗結(jié)果吻合良好,證明了模型和程序的準(zhǔn)確性。HP-PRHRS模型和PRAC程序能為后續(xù)開展HP-PRHRS深入設(shè)計提供模型和軟件基礎(chǔ)。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(12)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

高溫?zé)峁茉韴D

熱管是一較為復(fù)雜的系統(tǒng),原理圖如圖1所示。熱管依靠由吸液芯毛細(xì)力驅(qū)動的氣液兩相自然循環(huán)完成熱量傳遞,其工作過程包含了多種不同的傳熱形式和連續(xù)的相變過程,因此國際上尚未有準(zhǔn)確獲得熱管內(nèi)部瞬態(tài)特性分析解的理論模型。而實際應(yīng)用關(guān)注的是高溫?zé)峁艿恼w宏觀性能,主要是熱管傳熱過程中的功率和溫度等關(guān)鍵參數(shù)�；谏鲜隼砟�,本文采用熱管熱阻網(wǎng)絡(luò)模型,進(jìn)行高溫?zé)峁艿那蠼夥治?大幅提升數(shù)值穩(wěn)定性和計算效率�；跓峁軅鳠崃鞒�,可將熱管的傳熱過程以熱阻網(wǎng)絡(luò)的形式表示。經(jīng)合理簡化后,最終的高溫?zé)峁軣嶙杈W(wǎng)絡(luò)模型如圖2所示。圖2中:熱阻1和2分別為蒸發(fā)段管壁徑向熱阻和吸液芯徑向熱阻;熱阻3和4分別為蒸發(fā)段和冷凝段的液環(huán)熱阻;熱阻5和6分別為冷凝段管壁徑向熱阻和吸液芯徑向熱阻;熱阻7和8分別為絕熱段管壁軸向熱阻和吸液芯軸向熱阻;Q為輸入功率,W;T∞為環(huán)境溫度,K。對于網(wǎng)絡(luò)中的單個熱阻控制體,有如下控制方程:

PRAC程序在運(yùn)行求解中會同時涉及點堆中子動力學(xué)模型和系統(tǒng)熱工水力模型,結(jié)合其余輔助模型,構(gòu)成一套封閉的方程組。由于不同模型間時間量級差距較大,構(gòu)成的方程組具有很大的剛性。針對這一問題,程序采用吉爾(Gear)算法進(jìn)行方程組求解,確保數(shù)值計算的精確穩(wěn)定。對于熱管熱阻網(wǎng)絡(luò)模型建立的一階常微分方程組,則采用高精度單步算法龍格庫塔法(R-K法),選取區(qū)間上若干點的斜率進(jìn)行加權(quán)平均,通過基于泰勒級數(shù)展開的待定系數(shù)法實現(xiàn)微分方程組的步進(jìn)求解。3 程序及模型驗證

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰.  物理. 2016(09)
[2]未來先進(jìn)核裂變能——TMSR核能系統(tǒng)[J]. 江綿恒,徐洪杰,戴志敏.  中國科學(xué)院院刊. 2012(03)

博士論文
[1]液態(tài)金屬高溫?zé)峁艿睦碚摵驮囼炑芯縖D]. 馮踏青.浙江大學(xué) 1998



本文編號：3513533