基于相似理论的快堆氩气空间温度场实验研究

本文在实验装置上研究了池式快堆主容器内氩气空间温度分布特性。实验结果表明,气体温度在封闭空间中间大部分区域维持一个相对恒定的温度,这是封闭空间内液面自然对流换热的固有特点。根据实验结果分析,提出了氩气空间高度和主容器冷却系统设计应统筹考虑的设计思想,可用于优化池快堆主容器肩部设计,对大型快堆主容器冷却系统优化设计具有参考意义。     

实验快堆自然循环模拟实验装置的模拟原理及其参数计算

研究了池式快堆自然循环模拟实验的模拟准则，根据模拟准则和自然循环守衡方程式，对池式实验快堆自然循环模拟实验装置，在各种模拟准则条件下的几何与热工设计参数进行了计算。研究了模型比例，事故冷却器一次侧进出口温差和阻力系数等对相似准则数的影响，并且确定了模拟实验装置的设计参数范围，从理论上解决了池式实验快堆自然循环模拟实验装置的模拟问题。     

底部支撑的快堆主容器挠曲分析

底部支撑的快堆主容器是由３个圆筒、２个圆锥壳、２个形状复杂的封头、１个大旋塞、１个堆芯支承结构和２个支承环组成的复杂结构。为了确定主容器及其支撑在地震载荷下挠曲特性的静态模型,将其简化为由４个圆筒、５个圆锥壳、２个椭圆壳和一个圆盘构成的复合结构,并将作为分析模型。然后,用有限元方法,计算出在垂直载荷、横向剪切载荷、剪切／垂直载荷多种变化速率下复合结构的挠曲载荷和挠曲模式。对高温引起的材料所氏模量降     

池式快堆主容器地震响应分析

试图对池式快堆结构作较大简化,使计算简图既能反应堆结构的动力特性,又能使计算简便可行。从而把一个复杂的结构用一个简单的弹簧－质量体系来近似地等效代替。引入容器的变形假设和确定的液动压力假设,应用虚位移原理可获得体系在水平地震作用下的运动方程,而后考察其地震动响应。     

中国实验快堆泵支承冷却系统温度场分析

中国实验快堆一回路泵支承套筒是承重设备,位于高温的热钠池中.为了限制套筒和套简内部冷钠腔室的钠温度,维持主泵正常工作温度,设置钠泵支承冷却通道.利用计算流体动力学技术(CFD),对泵支承冷却系统进行三维模拟,通过对泵支承冷却系统冷却流道和支承结构的数值传热分析,得到了该系统的温度场分布情况,验证了泵支承冷却系统的冷却能力.     

冷却剂锂内空隙对空间堆停堆及启动过程传热影响

为分析液态金属冷却空间堆在轨再启动的安全特性,基于单一(固/液)单元数值求解方法分析研究了冷却剂收缩空隙对空间堆冷却剂锂凝固及熔化过程传热的影响。结果表明,壁面空隙的形成与存在减小了固液界面的熔化速率,而中心空隙对熔化及凝固过程的影响不大。同时,壁面空隙的存在,使得在熔化过程中壁面温度有一持续的升高,对于锂冷却剂,壁面温度远小于空间堆系统结构材料PWC-11的熔化温度,使得在空间堆系统启动和再启动过程基本不会形成热斑。     

我国的快堆技术发展和实验快堆

随着我国核电技术的发展,自主研制钠冷快中子增殖堆十分必要。本文介绍了我国在研究开发快堆技术方面的历史和实验快堆的设计原则、设计简介和安全特性。     

中国实验快堆项目管理及其特点分析

正在建造的中国实验快堆(China Experimental Fast Reactor,CEFR),是国家"863"计划重大项目,是我国快堆发展的第一步,预计2009年首次临界,并于2010年并网试验性发电。这一重大科研工程,包括了研究、设计、建造、调试、运行等一系列活动,无论技术还是管理,都十分复杂和艰巨,也使组织和参与单位面临极大挑战。本文重点对项目的定位、目标、任务、管理进行阐述,并就有关特点进行分析。     

快堆组件数值模拟研究

为详细研究快堆组件棒束中的流动换热特性,本工作采用Fluent程序对169棒束快堆燃料组件进行三维数值模拟。结果表明,在流量为10.92~18.67 kg/s时,计算得到的压降与已公开发表文献结果的相对偏差小于3.41%。内子通道的相对温度升高,呈现出周期为1/3螺距的波动,内子通道的局部温度比子通道程序SUPERENERGY计算的结果更高。根据模拟计算结果可更为准确地预测棒束通道内的流动换热情况,为今后组件棒束热工水力学设计提供参考。     

快堆组件稠密棒束数值模拟

为详细研究快堆组件稠密棒束中的冷却剂流动方式,本工作采用Fluent程序对169棒束快堆燃料组件进行了三维数值模拟,并与已公开发表的文献结果进行了对比。由计算结果可知：计算得到的摩擦系数结果在Re为35885～61354时与试验结果符合较好;从中心到外围,横向流和轴向流在不同的方向和位置呈现出不同的流动特性。根据模拟结果可更准确地预测棒束通道内的流动情况,可为今后稠密棒束组件水力学设计和子通道内流量测量试验提供参考。     

快堆钠-空气热交换器翅片管传热及阻力特性试验研究

钠-空气热交换器是钠冷快堆事故余热排出系统的重要设备之一,与外界环境一起构成事故下反应堆余热的最终热阱。由于钠-空气热交换器的换热管采用垂直布置的翅片管结构,空气在不同位置处冲刷换热管的流速以及角度不同,导致其传热特性及阻力特性与传统翅片管换热器有很大不同。本文以钠-空气热交换器工程设计需求为研究背景,设计了两种试验件分别进行空气冲刷角度为90°和30°时翅片管束传热与流动阻力特性试验研究。试验结果表明：对于相同管排,空气冲刷角度为90°时的翅片管的换热系数及阻力系数明显大于空气冲刷角度为30°时的翅片管;对于相同空气冲刷角度下的不同换热管排,第2排翅片管的换热系数最大。本文研究为钠-空气热交换器的设计及优化提供了理论依据。     

Experimental Study on Heat Transfer and Resistance Characteristics for Finned Tube of Fast Reactor Sodium-air Heat Exchanger

Sodium-air heat exchanger is one of the important equipment in the decay heat removal system of sodium-cooled fast reactor, which together with the external environment constitutes the final heat trap for the residual heat of a reactor. Due to the vertically arranged finned tube structure adopted by the heat exchanger tubes of the sodium-air heat exchanger and the difference of the flow direction and velocity of the air at the different positions, the heat transfer and resistance characteristics are very different from of traditional finned tube heat exchanger. In this paper, based on the engineering design requirements of sodium-air heat exchanger, two kinds of experimental specimens were designed to study the heat transfer and flow resistance characteristics of finned tube bundles with air flow angles of 90° and 30°. The experimental results show that the heat transfer and resistance coefficients of the same finned tube with air flow angles of 90° are significantly greater than those of the finned tube with air flow angles of 30°. For the same air flow direction, the second finned tube has the largest heat transfer coefficient. The research provides a theoretical basis for the design and optimization of sodium-air heat exchanger.     

中国实验快堆全厂断电事故多维度热工耦合计算

多维度耦合方法是将传统的一维反应堆热工流体力学程序与三维流体动力学分析软件通过一定的耦合方法结合起来,实现反应堆局部复杂流体现象分析与系统计算的耦合方法。本工作根据中国实验快堆设计和运行经验,开发了基于Rubin和Fluent的耦合程序框架,完成了中国实验快堆全厂断电工况的计算和验证。计算结果表明,耦合方法对全场断电事故的计算结果合理可靠,是对一维系统程序分析方法的有益补充。     

中国实验快堆一回路热工水力稳态计算程序开发

针对中国实验快堆(CEFR)的具体结构和稳态运行特点,利用Fortran语言开发了CEFR一回路热工水力稳态计算程序。重点开发了有关钠的多种物性的子程序、适应不同工况的钠的流动与换热计算子程序,并对关系式进行了对比分析,最后建立了稳态计算模型并开发了程序。在此基础上,对CEFR的一回路系统在满功率下的稳态热工水力特性进行了计算分析,所获得的结果同设计参数吻合,证明了所开发的子程序及稳态程序的正确性。     

实验快堆FFR燃料的衰变热计算

本文利用美国橡树岭国立实验室ＯＲＮＬ发展的点燃耗及放射性衰变计算程序ＯＲＩＧＥＮ２，计算了我国实验快堆ＦＦＲ一盒乏燃料组件在达到５０ＧＷ·ｄ／ｔ比燃耗卸出后的衰变热及其随时间的变化。计算结果与美国ＦＦＴＦ快堆的乏燃料衰变热的计算值进行了比较。     

Experimental and Analytical Investigation of the Fast Reactor Passive Shutdown System: LIM

To enhance the inherent safety of the fast reactors, the lithium injection module (LIM) is proposed for inherent ultimate shutdown instead of conventional scram rod. LIM is composed of a refractory metal envelope in which 95% enriched ⁶Li is enclosed. In case the core outlet temperature exceeds the melting point of the freeze seal, ⁶Li is injected by a pneumatic mechanism from the top to bottom chamber to achieve negative reactivity insertion. This concept is attractive because the actuator has no moving parts and depends on the reliable physical property. In this paper, experimental and analytical verification of the LIM performance are presented. Real-time monitoring of LIM during reactor operation has been discussed as well.