热管技术在核反应堆中的应用研究

发布时间：2020-07-05 10:41

【摘要】：随着经济的快速发展,能源需求不断增加,核能的利用将成为我国能源发展重要组成部分。为了确保核反应堆的安全,尤其是核反应堆发生故障堆芯温度迅速升高时,要及时把核反应中产生的热量传递出去。热管是一种高效传热元件,随着热管技术的成熟发展,其在核电工程中应用越来越广泛。热管工作温度范围是由其工质决定的,要对工质热性进行研究。根据核反应堆一回路出口工作温度在300℃左右,选择工作温度范围在200℃-500℃的工质。根据在此温度范围内可选用工质特性的比较,确定选用钠钾合金(其中钾的质量分数为55%)作为热管的工质,并对其热特性进行研究。钠钾合金热特性研究建立的实验系统包括三部分：装有钠钾合金的容器、电加热炉及温度测量系统。电加热炉在前期的工作中已完成设计,本论文完成容器设计、温度测量方法研究、测温仪准确性研究及钠钾合金热特性测试研究。通过对目前国内外钠钾合金热特性的研究,工质、管壳材料和吸液芯材料设计原则及容器尺寸的设计要求,在此基础上完成了容器的选材、焊接、检漏、清洗、真空除气、钠钾合金充装过程。测温装置中采用精度不同的测温电桥Microk400和Guildline6622A。在前期工作中完成电加热炉设计的基础上,装有钠钾合金的容器以及测温装置完成了两套不同精度的实验系统搭建。测温装置包括标准铂电阻温度计和高精度测温电桥,标准铂电阻温度计测量值准确有效和高精度电桥正常工作时测量结果能够真实有效的反映钠钾合金的热特性。基于水三相点这一最重要、最准确、最易于使用的温度标准进行测温仪精确性研究。电加热炉设置温度是由温度控制仪控制的,大量应用研究结果表明PID控制算法发展成熟并在温度控制仪中广泛使用。温度控制仪通过编程实现对电加热炉的温度控制,在此基础上自整定得到PID参数实现温度的稳定控制。当自整定得到的PID参数不合适时,通过手动调整获得合适的参数。实验测试了两套实验系统钠钾合金在200℃-500℃温区内的热特性参数。实验结果表明：在200℃-500℃温区内,钠钾合金在3个小时内的稳定性优于8mK,0-5cm垂直温场的均匀性优于40mK；在200℃和400℃时,1号实验系统能够在较长的时间内保持温场的稳定：2号实验系统能够在短时间内快速稳定下来,且保持温场稳定；关于300℃和500℃时两套实验系统钠钾合金热特性参数的比较研究,需要继续进行实验获得。以上实验结果表明：钠钾合金在200℃-500℃有良好的稳定性和均匀性,为以钠钾合金为工质的热管在核反应堆中的应用提供了基础数据。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL353.1
【图文】：

过程图,核反应,过程,放射性核废料

核反应过程

温室气体排放,铀资源

中也会产生二氧化碳，只是相对于其它能源发电方式来说，核能发电产生二氧化碳量最少，如图1-2所示。HOQ 1290I I 1234 ； ,1200 i I 丨 I 最、恒■■是小恒1000 890 860 I 1m ■■i 咖uj— g 600 ^^ 460:ft|lT==^。■ ■ 11. ■? SL【棋石油天然气水电核电风力太阳能光伏生物质能图1-2温室气体排放比较(2)铀矿资源存在地壳中储存量较多，在海洋中也存在铀矿。据估计，在相当长时间能不会出现铀矿资源紧张的情况。世界已勘探开采成本低于130美元/kg的铀资源为3.95X106吨，低于80美元/kg的铀资源为3.00X106吨，低于40美元/kg的铀资源为1.25><：106吨。目前开采的均为20美元/kg?40美元/kg低成本铀资源[2]。如果大规模利用核能发电，铀资源不会成为限制核能发展的因素，何况还有丰富的社资源2

【参考文献】