长寿命氯盐冷却快堆物理-热工耦合程序开发及应用
发布时间：2023-04-12 02:28
小型长寿命氯盐冷却快堆是一种新型的先进核能系统,目前关键技术也处于探索攻关阶段。与其相关的物理热工现象是发展小型氯盐冷却快堆的亟待探索和研究的关键问题之一。国际上目前对氯盐冷却快堆开展大量的设计和研究工作,但能够应用在氯盐冷却快堆的核设计及安全分析的工具仍处于研发阶段,尚不成熟。本文以一种新型长寿命氯盐冷却快堆的核设计、热工水力设计及安全分析需求为出发点,开展以程序开发—程序验证—程序应用为主要技术路线的长寿命氯盐冷却快堆物理-热工耦合研究。首先根据氯盐快堆的快谱特性进行堆芯中子物理程序的开发:将带有燃耗计算功能的两群三维时空动力学程序ThorCORE3D扩展为多群,对修改后的ThorCORE3D进行两类基准题验证,对ThorCORE3D的燃耗计算模块采用BN600基准题进行验证,证明程序的可靠性和快堆适用性;针对长寿命氯盐快堆“长寿命”的特性,开发堆芯长期运行反应性控制模块和材料辐照损伤计算模块。其次,根据单相流子通道理论方法,开发氯盐冷却快堆子通道分析程序ThorSUBTH。程序利用质量守恒方程、能量守恒方程、轴向动量以及横向动量守恒方程,并给定相应的边界条件或初始条件迭代求解方程...
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 氯盐快堆研究现状
1.1.2 小型长寿命核电机组现状
1.1.3 长寿命小型氯盐冷却快堆
1.2 反应堆物理-热工分析工具发展现状
1.2.1 堆芯中子物理学程序现状
1.2.2 子通道热工水力程序现状
1.2.3 物理-热工耦合程序现状
1.3 课题研究意义与主要工作内容
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 主要工作内容
第2章 中子动力学程序扩展及验证
2.1 三维多群六角形节块法中子动力学程序
2.1.1 中子动力学模型
2.1.2 六角形棱柱节块展开法
2.1.3 动态反应性模型
2.1.4 控制棒尖齿效应处理模型和截面模型
2.1.5 程序验证
2.2 堆芯燃耗模块
2.2.1 燃耗模块计算流程
2.2.2 程序验证
2.3 反应性控制模块及辐照损伤计算模块
2.3.1 反应性控制模块
2.3.2 辐照损伤计算模块
2.4 本章小结
第3章 堆芯子通道热工水力程序开发及验证
3.1 子通道模型简述以及基本假设
3.2 单相流子通道基本方程
3.2.1 守恒方程
3.2.2 熔盐热物性
3.2.3 换热模型
3.2.4 压降模型
3.2.5 湍流交混模型
3.2.6 守恒方程求解
3.2.7 燃料元件热传导模型
3.3 Thor SUBTH子通道程序计算流程
3.4 程序验证
3.4.1 CFD验证
3.4.2 Subchan程序验证
3.5 本章小结
第4章 物理-热工耦合程序开发及验证
4.1 物理-热工耦合方法
4.1.1 物理-热工耦合的方式
4.1.2 空间网格对应
4.1.3 时间步进的方式
4.1.4 截面处理模型
4.2 回路模型
4.2.1 换热器模型
4.2.2 泵模型
4.2.3 环路动量方程
4.2.4 辅助模型
4.3 三维物理-热工耦合程序计算流程
4.4 程序验证
4.5 本章小结
第5章 MCCFR物理-热工耦合研究
5.1 堆芯概述及设计要求
5.1.1 设计目标及限制
5.1.2 堆芯概述
5.2 稳态分析
5.2.1 堆芯中子学及燃耗分析
5.2.2 堆芯热工水力分析
5.2.3 材料辐照损伤估算
5.3 安全事故分析
5.3.1 正常运行工况
5.3.2 寿期初超功率事故
5.3.3 寿期初冷却剂失流事故
5.3.4 寿期末冷却剂失流事故
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 论文创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
附录 A 三维七群基准题参数
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3790241
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 氯盐快堆研究现状
1.1.2 小型长寿命核电机组现状
1.1.3 长寿命小型氯盐冷却快堆
1.2 反应堆物理-热工分析工具发展现状
1.2.1 堆芯中子物理学程序现状
1.2.2 子通道热工水力程序现状
1.2.3 物理-热工耦合程序现状
1.3 课题研究意义与主要工作内容
1.3.1 课题研究意义
1.3.2 主要工作内容
第2章 中子动力学程序扩展及验证
2.1 三维多群六角形节块法中子动力学程序
2.1.1 中子动力学模型
2.1.2 六角形棱柱节块展开法
2.1.3 动态反应性模型
2.1.4 控制棒尖齿效应处理模型和截面模型
2.1.5 程序验证
2.2 堆芯燃耗模块
2.2.1 燃耗模块计算流程
2.2.2 程序验证
2.3 反应性控制模块及辐照损伤计算模块
2.3.1 反应性控制模块
2.3.2 辐照损伤计算模块
2.4 本章小结
第3章 堆芯子通道热工水力程序开发及验证
3.1 子通道模型简述以及基本假设
3.2 单相流子通道基本方程
3.2.1 守恒方程
3.2.2 熔盐热物性
3.2.3 换热模型
3.2.4 压降模型
3.2.5 湍流交混模型
3.2.6 守恒方程求解
3.2.7 燃料元件热传导模型
3.3 Thor SUBTH子通道程序计算流程
3.4 程序验证
3.4.1 CFD验证
3.4.2 Subchan程序验证
3.5 本章小结
第4章 物理-热工耦合程序开发及验证
4.1 物理-热工耦合方法
4.1.1 物理-热工耦合的方式
4.1.2 空间网格对应
4.1.3 时间步进的方式
4.1.4 截面处理模型
4.2 回路模型
4.2.1 换热器模型
4.2.2 泵模型
4.2.3 环路动量方程
4.2.4 辅助模型
4.3 三维物理-热工耦合程序计算流程
4.4 程序验证
4.5 本章小结
第5章 MCCFR物理-热工耦合研究
5.1 堆芯概述及设计要求
5.1.1 设计目标及限制
5.1.2 堆芯概述
5.2 稳态分析
5.2.1 堆芯中子学及燃耗分析
5.2.2 堆芯热工水力分析
5.2.3 材料辐照损伤估算
5.3 安全事故分析
5.3.1 正常运行工况
5.3.2 寿期初超功率事故
5.3.3 寿期初冷却剂失流事故
5.3.4 寿期末冷却剂失流事故
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 论文创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
致谢
附录 A 三维七群基准题参数
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3790241
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3790241.html
