快堆乏燃料组件堆外转运过程中换热特性模拟研究

发布时间：2020-07-15 20:28

【摘要】：快堆乏燃料组件在堆外转运过程中往往暴露在换热能力较差的气体氛围中,此时如果发生由于机械故障而导致的卡停事故,乏燃料组件有可能会由于得不到充分冷却而导致内部温度过高,一旦最高温度超过包壳材料所能允许的极限温度,可能会造成包壳材料的破损从而导致放射性物质的外泄。因此有必要对乏燃料组件在堆外转运过程中的换热问题进行研究。本文通过对转运工况进行筛选分析,最终挑选出两类典型的卡停工况进行研究,它们分别是乏燃料组件在转运室转运机中的卡停工况和乏燃料组件处于钠液面上方的卡停工况。对快堆乏燃料组件内部传热过程进行合理建模是数值模拟的关键问题,本文采用等效热导率模型来描述乏燃料组件中的传热过程,并对基于辐射传热分析的两区域径向传热模型进行了改进。为了对等效热导率模型进行分析与评价,本文对Sanchez实验关系式、Manteufel计算公式以及两区域模型进行了验证与评价。结果显示两区域模型是一种保守模型,且相较Sanchez实验关系式而言更能反映出外界条件改变对乏燃料组件内部传热情况的影响。此外,为了对乏燃料组件外部的流动与传热现象进行描述,本文还选择了相应的湍流模型、自然对流换热实验关系式以及辐射换热模型。对转运室转运机卡停工况进行模拟分析的结果表明,在乏燃料组件完全依赖自然对流的卡停工况下,组件盒表面的主要换热方式为辐射换热,因此入口条件、湍流模型的改变对最高温度预测值的影响并不敏感。在强制对流工况下,气体对流换热的份额明显增大,从而使乏燃料组件的温度有明显降低,采用两区域模型可以更好地体现出吹扫速度变化对组件最高温度的影响。此外,本文通过简化处理及空间无关性验证,对钠液面上方发生卡停工况中乏燃料组件的换热情况进行了初步分析。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TL352;TL433
【图文】：

图 1-1 钠冷快堆换料流程图Fig.1-1 Flow chart for the refueling process of sodium cooled fast reactor

图 1-2 入堆流程示意图2 Flow chart for the process of entering into the fas所涉及的转运设备如图 1-2 所示[8]。新组新组件厂内运输桶转移到新组件转换桶。新组件转换桶的容积很大，可以容纳

图 1-3 出堆流程示意图Fig.1-3 Flow chart for the process of leaving into the fast reactor燃料组件在快堆中达到指定燃耗时，需要进行乏燃料出堆的换料冷快堆中使用液态金属钠作为冷却剂，因此乏燃料出堆的整体流

【参考文献】

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1 徐挙;;快堆和我国核能的可持续发展[J];中国核电;2009年02期

2 李楠;谷继品;;中国实验快堆转运-清洗室的力学分析[J];原子能科学技术;2008年S2期

3 尹邦跃;;中国实验快堆MOX燃料研究进展[J];核科学与工程;2008年04期

4 王明政;董升国;宋青;杨孔雳;谷继品;晏华;王长玲;于团结;靳峰雷;马洪盛;朱皓;赵莉霞;;中国实验快堆换料系统的验证试验[J];核科学与工程;2008年03期

5 徐挙;;我国快堆技术发展的现状和前景[J];中国工程科学;2008年01期

6 杨孟嘉,任俊生,周志伟;第4代核能系统研发介绍[J];国际电力;2004年05期

7 孙彦权,耿延松,刘树元,毛朝晖;中国实验快堆小旋塞密封装置[J];一重技术;2003年03期

8 杨世铭;;细长竖圆柱外及竖圆管内的自然对流传热[J];西安交通大学学报;1980年03期

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1 李峥;绕丝组件内流动与传热数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2013年

2 张昊;超临界压力下对流传热的湍流模型研究[D];上海交通大学;2010年

本文编号：2756973