小型核反应堆非对称运行数值分析

发布时间：2020-07-15 07:05

【摘要】：在海洋条件下核动力装置的运行工况改变频繁,运行过程中很可能会出现各种异常工况,异常工况下的运行对反应堆中子动力学行为和热工安全有很大影响。为了确保船用核动力装置的生命力及人员的安全,在一定的措施和条件下,维持核动力装置在异常工况下的运行显得极为重要。因此,需要对船用核反应堆在异常工况下的运行问题开展相关的研究工作。本文对小型核反应堆异常工况下的运行特性进行了热工水力计算和数值模拟研究。利用RELAP5程序分析了反应堆两环路流量、温度不对称以及单环路运行时主回路及二回路系统的运行情况。结果表明两环路流量相差越多,系统或设备的运行状态出现的波动越强烈。给水减少时还可能会引起蒸汽发生器的循环流量出现周期性波动,影响到反应堆的安全运行。对被隔离环路的状态应该密切关注,防止其压力超压对设备造成损坏。总之,对于非对称条件下的运行,要注意反应堆功率的调节、稳压器电加热元件的投入以及蒸汽发生器水位、压力的变化等。对于非对称运行工况时反应堆压力容器内流场、温度场的模拟,CFX的计算结果表明非对称条件对压力容器内冷却剂的交混、堆芯入口处流量及温度的分布影响较大。正常工况时堆芯入口流量分配的不均匀性在±5%以内,而当两主冷却剂泵速度相差50%或75%时则达到了±8%。压力容器入口的流量相差越多,堆芯各通道的流量值偏离平均流量的程度越严重。压力容器入口温度非对称时主冷却剂在下腔室内的交混不够充分,堆芯入口处温度的分布不均匀且局部温差较大。受冷却剂温差影响,堆芯入口处流量分配的不均匀性在±6%以内。单环路运行工况下堆芯入口处流量分配的不均匀性进一步加剧,达到了±9%。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TL329
【图文】：

计算节点,压力容器,蒸汽发生器,主要参数

器逡逑用的蒸汽发生器为典型的立式Ｕ形自然循环蒸汽热管管板、倒Ｕ形传热管束、多级汽水分离器及筒汽发生器的主要参数。逡逑表２．２蒸汽发生器主要参数数名称逦设计值逡逑积，ｍ３逦４．１２逡逑量，ｋｇ逦１３５８逡逑度，ｍ逦５．１５逡逑常水位，ｍ逦３．４１逡逑压力，ＭＰａ逦４．０５３（１００％逦ｏｕｔｐｕｔ邋ｐｏｗｅｒ）邋６汽温度，Ｋ逦５２３．７５（１００％逦ｏｕｔｐｕｔ邋ｐｏｗｅｒ）邋５流量，ｔ／ｈ／ＳＧ逦３０．６逡逑蒸汽干度逦９９．７５％流量，ｔ／ｈ／ＳＧ逦３０．９逡逑水温度，Ｋ逦４３３．１５逡逑３

稳压器,计算节点

逦第２章计算方法与计算模型２．２．３稳压器逡逑电加热式稳压器通常为立式、带上下半球形封头的圆筒形压力容器，由容器壳电加热器、喷淋管及波动管等部分构成。稳压器内部分为上部蒸汽空间和下部水空工质分别为饱和蒸汽和饱和水，处于两相平衡状态。其中，稳压器蒸汽空间的压力表征反应堆主冷却剂系统的运行压力。逡逑图２．３为“陆奥”号的电加热式稳压器的ＲＥＬＡＰ５计算节点图，其主要参数如所示。稳压器４００Ｐ底部通过波动管４０２Ｐ与反应堆冷却剂系统的热管段相连，通过管４０８Ｐ与反应堆冷却剂系统的冷管段相连。稳压器上有两个释放阀，计算模型中为一个释放阀４０７Ｖ，其触发压力为１２．６６５ＭＰａ，回座压力为１２．３６１ＭＰａ；以及两个阀４０３Ｖ和４０５Ｖ，其触发压力分别为丨３．６７８ＭＰａ和１３．９８３ＭＰａ。逡逑

反应堆冷却剂系统,计算节点

逦表２．５系统稳态计算值对比逦逡逑参数逦运行值逦计算值逡逑功率，Ｗ逦３．６Ｅ＋０７逦３．５９１２６Ｅ＋０７逡逑反应堆入口温度，Ｋ逦５４４．１５逦５４４．４３６逡逑反应堆出口温度，Ｋ逦５５８．１５逦５５８．４０７逡逑—次侧出邋口温度，Ｋ逦５４４．１５逦５４４．３３３逡逑环路邋Ａ／Ｂ邋流量，ｋｇ／ｓ逦２５０．０逦２４９．９４逡逑上封头旁流，ｋｇ／ｓ逦５２．５逦５２．５０５逡逑堆芯流量，ｋｇ／ｓ逦４２９．６逦４２９．５１逡逑堆芯旁流，ｋｇ／ｓ逦１７．９逦１７．９０１逡逑蒸汽温度，Ｋ逦５２３．７５逦５２３．３２９逡逑蒸汽总流量，ｋｇ／ｓ逦１７．０逦１７．０２０逡逑下降通道流量，ｋｇ／ｓ逦４４．１１５逦４４．２７４逡逑循环倍率逦５．１９逦５．２０逡逑蒸汽发生器水位，ｍ逦３．４１２逦３．４２５逡逑稳压器水位，ｍ逦１．２２５逦１．２２５逡逑稳压器压力，ＭＰａ逦１０．８－１１．１逦１１．０８２９逦逡逑

【参考文献】