基于DEM的重金属颗粒流靶区输运过程研究

基于固体和液体散裂靶,近期国内外研究学者提出了一种新概念重金属颗粒流散裂靶。加速器驱动次临界系统(ADS)中重金属散裂靶在高能质子轰击作用下,出现能量沉积现象,而这些热量必须进行有效冷却以保证ADS的安全性。本文针对这种新概念颗粒流靶对靶区产生的高额热量的导出效果进行了模拟分析。首先采用蒙特卡罗程序计算450 Me V质子束轰击钨靶后能量沉积的空间分布,并将此作为颗粒流的体热源输入,基于计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)耦合方法对ADS靶区两种不同直径颗粒流的输运过程进行了模拟研究。结果表明,随颗粒直径的减小,靶区内温度分布更为均匀,颗粒流的流动特性更接近流体,颗粒导热性能增强;颗粒流靶中热应力可局限在单个颗粒内部而承受更高的能量沉积,具有更高的安全限值以及更广阔的应用前景。     

中国先进研究堆矩形通道流场数值计算分析

通过SIMPLE数值方法,编制程序,对中国先进研究堆(CARR)全流道进行流场数值模拟.采用对CARR的单个冷却剂通道进行单相水的数值传热计算,并递增地改变流道入口流速,计算获得与入口流速对应的流道速度场与温度场分布,展现其变化规律,分析入口流速对流道热工水力参数分布的影响.采用所编制的程序,对板式燃料组件构成的窄矩形通道进行数值模拟,由此来确定热工水力设计需要的一些反应堆安全参数.这些安全参数为反应堆事故监测系统提供必要的热工过程状态信息,也为CARR提供必要的数据参考.     

局部空间内氢气爆炸程序开发及应用

针对反应堆安全壳或厂房局部空间内氢气爆炸过程,利用Fortran 90语言开发了氢气爆炸数值分析程序。采用单步反应模拟氢气与空气的化学反应,采用5阶精度的WENO求解对流项,时间步进采用3阶精度的龙格-库塔方法,对局部二维空间内氢气/空气/水蒸气预混气的爆炸过程进行了数值模拟。采用开发的程序计算了两种典型的激波管问题以验证程序的准确性,并用该程序分析了带隔间的沸水反应堆厂房局部空间内的氢气爆炸过程。计算结果表明：爆炸过程中最大的压力峰值来源于冲击波与反射波之间的碰撞,最大的冲击波压力和温度高达7.5 MPa和3 245 K。由此可得,安全壳内的氢气爆炸过程可能会威胁到安全壳的完整性,导致放射性物质释放。     

钠冷快堆熔融物碎片流重定位行为数值模拟研究

钠冷快堆发生堆芯熔毁后,熔融物碎片堆积于堆芯捕集器或下封头内,从而形成碎片床。碎片床的形态结构对其冷却性能具有重要影响。然而,液态金属钠为非透明介质,难以通过可视化实验研究熔融物碎片流重定位的瞬态过程。本文建立了一种CFD-DEM耦合数值计算模型以模拟熔融物碎片流在液态金属钠中的重定位行为,通过实验数据验证了模型的正确性,并研究了熔融物碎片直径对碎片流冷却特性和碎片床形态结构的影响。本研究结果可为堆芯碎片床冷却特性研究提供指导,对钠冷快堆中堆芯捕集器的设计和布置等严重事故缓解措施的制定具有参考价值。