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热管反应堆启堆特性分析

杜政瑀 马誉高 钟睿诚 丁书华 何晓强 邓坚 刘余

杜政瑀, 马誉高, 钟睿诚, 丁书华, 何晓强, 邓坚, 刘余. 热管反应堆启堆特性分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 67-73. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0067
引用本文: 杜政瑀, 马誉高, 钟睿诚, 丁书华, 何晓强, 邓坚, 刘余. 热管反应堆启堆特性分析[J]. 核动力工程, 2023, 44(S2): 67-73. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0067
Du Zhengyu, Ma Yugao, Zhong Ruicheng, Ding Shuhua, He Xiaoqiang, Deng Jian, Liu Yu. Analysis of Start-up Characteristics of Heat Pipe Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 67-73. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0067
Citation: Du Zhengyu, Ma Yugao, Zhong Ruicheng, Ding Shuhua, He Xiaoqiang, Deng Jian, Liu Yu. Analysis of Start-up Characteristics of Heat Pipe Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(S2): 67-73. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0067

热管反应堆启堆特性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.S2.0067
基金项目: 四川省杰出青年科技人才项目(2021JDJQ0034);中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室青年科技创新团队项目(ZDSY-CXTD-21-04-001)
详细信息
    作者简介:

    杜政瑀(1993—),男,博士研究生,现主要从事热工水力与安全分析工作,E-mail: duzhy931004@163.com

  • 中图分类号: TL334

Analysis of Start-up Characteristics of Heat Pipe Reactor

  • 摘要: 热管反应堆在中子能谱、燃料及堆芯结构、温度反馈系数、反应性控制方式、冷却剂等方面与压水堆存在较大的不同,导致其启堆过程中堆芯可能出现较大的功率峰值并导致热管两端出现较大的温差。针对上述问题,以陆地热管反应堆为研究对象,提出了“蛙跳式”启堆控制策略,通过理论分析的方法提出了策略的控制整定值;在系统设计改进方面,提出了增加空气预热器用于热管完全启动前热管冷凝段预热的方案;并采用数值计算的方法对前述方案的应用效果进行了分析和验证。计算结果表明,提出的启堆控制策略和系统设计改进方案减小了启堆过程中堆芯功率的波动幅度,减小了热管启动过程中热管蒸发段和冷凝段的温差,并相应降低了热管热应力,提高了热管运行的可靠性。其研究成果为控制鼓的设计提供了输入,也为反应堆保护与控制系统相关监测参数的设定和热管堆气体冷却系统的设计方案提供了参考。

     

  • 图  1  HPR示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of HPR

    图  2  HPR总体技术方案

    Figure  2.  Overall Technical Scheme of HPR

    图  3  热管结构示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Heat Pipe Structure

    图  4  HPR控制鼓完全旋入状态示意图

    Figure  4.  Schematic Diagram of Fully Screwed State of Control Drum of HPR

    图  5  匀速旋转控制鼓启堆过程中堆芯功率及燃料、基体平均温度的变化

    Figure  5.  Changes of Core Power and Average Temperature of Fuel and Matrix during Start-up with Control Drum Rotating at Constant Speed

    图  6  布雷顿系统改进设计方案示意图

    Figure  6.  Schematic Diagram of Improved Design Scheme of Brayton System

    图  7  “蛙跳式”启堆过程中堆芯功率及燃料、基体平均温度变化情况

    Figure  7.  Changes of Core Power and Average Temperature of Fuel and Matrix during "Leapfrog" Start-Up

    图  8  “蛙跳式”启堆过程中堆芯基体最高温度变化情况

    Figure  8.  Maximum Temperature Change of Core Matrix during "Leapfrog" Start-Up

    图  9  “蛙跳式”启堆过程中热管壁面温度变化情况

    Figure  9.  Temperature Change of Wall Surface of Heat Pipe during "Leapfrog" Start-Up

    图  10  “蛙跳式”启堆过程中热管蒸发段与冷凝段温差

    Figure  10.  Temperature Difference between Evaporation Section and Condensation Section of Heat Pipe During "Leapfrog" Start-Up

    图  11  “蛙跳式”启堆过程中热管冷凝段壁面温度局部变化情况

    Figure  11.  Local Variation of Wall Temperature in Condensation Section of Heat Pipe during "Leapfrog" Start-Up

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-07-11
  • 修回日期:  2023-08-28
  • 刊出日期:  2023-12-30

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