2MW液态钍基熔盐堆流量分配设计
发布时间：2021-05-10 14:04
熔盐堆是第四代核能系统的六种候选堆型之一,特殊之处在于采用液态熔盐作为冷却剂和增殖燃料,其在固有安全性、中子经济性、核燃料循环、小型化、在线处理、核资源的有效利用和防止核扩散等方面具有突出的优点。中科院在2011年启动的战略先导专项之钍基熔盐堆核能系统,其目标之一是建成热功率为2MW的液态钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）。液态熔盐堆的燃料通道是闭式循环通道,相邻通道之间的熔盐流体没有质量和动量的交换过程。在反应堆热工水力设计中,依据各冷却剂通道进出口的温度、流量、进口压力等已知条件,确定堆芯进口流量的分配和堆芯内部的压力分布;依据堆芯轴向和径向的功率分布,计算各冷却剂通道的温度分布。在液态熔盐堆热工水力设计中,堆芯进口的流量分配正比于释热量分布,通过采用堆芯径向不同区域内冷却剂流量不相同办法,展平堆芯径向的功率不均匀程度,从而保证堆芯上腔室中熔盐流体的均匀混合,避免熔盐流体分层流动和热点漂移。本论文以2MW液态钍基熔盐实验堆（TMSR-LF1）为研究对象,使用三维建模软件Solid-Works建立TMSR-LF1堆芯三维几何模型,以计算流体力学软件ANSYS FLUENT为主要研究工...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 液态熔盐堆研究现状
1.2.1 ANP
1.2.2 ARE
1.2.3 MERE
1.2.4 MSBR
1.2.5 MSFR
1.2.6 MOSART
1.2.7 FUJI-12
1.2.8 TMSR
1.3 反应堆流量分配研究现状
1.4 2MW液态燃料熔盐堆概述
1.5 论文研究内容介绍
第2章 原理与计算软件
2.1 液态熔盐堆流量分配基本原理
2.2 计算流体力学基本原理
2.2.1 计算流体力学基本方程组
2.2.2 计算流体力学中湍流模型介绍
2.2.3 数值离散方法和算法介绍
2.3 计算软件
2.3.1 计算软件介绍
2.3.2 数据处理方法
2.4 本章小结
第3章 液态燃料熔盐堆堆芯流量分配设计
3.1 液态堆流量分配设计的意义
3.2 堆芯流量分配方案设计
3.2.1 下腔室结构改进
3.2.2 流量分配装置设计
3.2.3 堆芯流量分配设计方案
3.2.4 堆芯流量分配方案评价指标
3.3 堆芯流量分配设计方案验证
3.3.1 计算模型简介
3.3.2 网格模型简介
3.3.3 边界条件和物性参数
3.3.4 计算结果分析讨论
3.3.5 流量分配板位置影响分析
3.4 本章小结
第4章 液态熔盐堆堆芯流量分配优化设计
4.1 堆芯流量分配优化设计方案
4.1.1 上腔室结构的优化设计
4.1.2 流量分配装置优化设计
4.1.3 堆芯流量分配优化设计方案
4.2 优化方案整体网格模型建立
4.3 优化方案计算边界条件说明
4.3.1 熔盐通道燃料及石墨组件热源加载方式
4.3.2 上下熔盐腔室燃料热源及反射层热源加载方式
4.4 优化方案湍流模型敏感性分析
4.5 上下腔室结构对堆芯流量分配影响分析
4.5.1 熔盐通道流量分配均匀性和压降分析
4.5.2 涡流抑制性分析
4.5.3 熔盐通道流量分配与功率分布匹配性分析
4.6 流量分配装置对堆芯流量分配影响
4.6.1 熔盐通道流量分配均匀性分析
4.6.2 流量分配装置对下腔室涡流抑制性分析
4.6.3 流量分配装置对堆芯压降影响分析
4.6.4 熔盐通道流量分配与功率分布匹配性分析
4.7 堆芯温度分布不对称性分析
4.8 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 堆芯流量分配优化方案
5.2 论文创新点
5.3 未来工作展望
参考文献
论文发表情况
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[2]堆芯下腔室导流围筒对流场影响的数值研究[J]. 郑健涛,李华奇. 核动力工程. 2015(01)
[3]反应堆下腔室结构优化设计[J]. 张宏亮,刘海鹏,方才顺,卢川. 核动力工程. 2014(03)
[4]导流围板对堆芯入口流量分配影响的数值分析[J]. 唐茂,张明乾,陈亮,于晓雷. 核动力工程. 2013(S2)
[5]陈堃:探索核能安全之路[J]. 张洋. 中国发明与专利. 2013(01)
[6]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[7]板型燃料组件池式反应堆堆芯流量分配[J]. 王金华,薄涵亮,郑文祥,姜胜耀. 清华大学学报(自然科学版). 2004(06)
[8]600MW反应堆堆芯入口流量分配实验研究[J]. 汪利民,宗桂芳,尹涛. 工程热物理学报. 1999(02)
本文编号：3179491
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 液态熔盐堆研究现状
1.2.1 ANP
1.2.2 ARE
1.2.3 MERE
1.2.4 MSBR
1.2.5 MSFR
1.2.6 MOSART
1.2.7 FUJI-12
1.2.8 TMSR
1.3 反应堆流量分配研究现状
1.4 2MW液态燃料熔盐堆概述
1.5 论文研究内容介绍
第2章 原理与计算软件
2.1 液态熔盐堆流量分配基本原理
2.2 计算流体力学基本原理
2.2.1 计算流体力学基本方程组
2.2.2 计算流体力学中湍流模型介绍
2.2.3 数值离散方法和算法介绍
2.3 计算软件
2.3.1 计算软件介绍
2.3.2 数据处理方法
2.4 本章小结
第3章 液态燃料熔盐堆堆芯流量分配设计
3.1 液态堆流量分配设计的意义
3.2 堆芯流量分配方案设计
3.2.1 下腔室结构改进
3.2.2 流量分配装置设计
3.2.3 堆芯流量分配设计方案
3.2.4 堆芯流量分配方案评价指标
3.3 堆芯流量分配设计方案验证
3.3.1 计算模型简介
3.3.2 网格模型简介
3.3.3 边界条件和物性参数
3.3.4 计算结果分析讨论
3.3.5 流量分配板位置影响分析
3.4 本章小结
第4章 液态熔盐堆堆芯流量分配优化设计
4.1 堆芯流量分配优化设计方案
4.1.1 上腔室结构的优化设计
4.1.2 流量分配装置优化设计
4.1.3 堆芯流量分配优化设计方案
4.2 优化方案整体网格模型建立
4.3 优化方案计算边界条件说明
4.3.1 熔盐通道燃料及石墨组件热源加载方式
4.3.2 上下熔盐腔室燃料热源及反射层热源加载方式
4.4 优化方案湍流模型敏感性分析
4.5 上下腔室结构对堆芯流量分配影响分析
4.5.1 熔盐通道流量分配均匀性和压降分析
4.5.2 涡流抑制性分析
4.5.3 熔盐通道流量分配与功率分布匹配性分析
4.6 流量分配装置对堆芯流量分配影响
4.6.1 熔盐通道流量分配均匀性分析
4.6.2 流量分配装置对下腔室涡流抑制性分析
4.6.3 流量分配装置对堆芯压降影响分析
4.6.4 熔盐通道流量分配与功率分布匹配性分析
4.7 堆芯温度分布不对称性分析
4.8 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 堆芯流量分配优化方案
5.2 论文创新点
5.3 未来工作展望
参考文献
论文发表情况
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]流体机械旋转湍流计算模型研究进展[J]. 王福军. 农业机械学报. 2016(02)
[2]堆芯下腔室导流围筒对流场影响的数值研究[J]. 郑健涛,李华奇. 核动力工程. 2015(01)
[3]反应堆下腔室结构优化设计[J]. 张宏亮,刘海鹏,方才顺,卢川. 核动力工程. 2014(03)
[4]导流围板对堆芯入口流量分配影响的数值分析[J]. 唐茂,张明乾,陈亮,于晓雷. 核动力工程. 2013(S2)
[5]陈堃:探索核能安全之路[J]. 张洋. 中国发明与专利. 2013(01)
[6]未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J]. 江绵恒,徐洪杰,戴志敏. 中国科学院院刊. 2012(03)
[7]板型燃料组件池式反应堆堆芯流量分配[J]. 王金华,薄涵亮,郑文祥,姜胜耀. 清华大学学报(自然科学版). 2004(06)
[8]600MW反应堆堆芯入口流量分配实验研究[J]. 汪利民,宗桂芳,尹涛. 工程热物理学报. 1999(02)
本文编号：3179491
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