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基于CFD的铅基快堆单盒燃料组件堵流事故分析

陈宝文 邓坚 凌煜凡 胡宝珑 王天石 朱恩平 王婷

陈宝文, 邓坚, 凌煜凡, 胡宝珑, 王天石, 朱恩平, 王婷. 基于CFD的铅基快堆单盒燃料组件堵流事故分析[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 277-281. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0277
引用本文: 陈宝文, 邓坚, 凌煜凡, 胡宝珑, 王天石, 朱恩平, 王婷. 基于CFD的铅基快堆单盒燃料组件堵流事故分析[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 277-281. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0277
Chen Baowen, Deng Jian, Ling Yufan, Hu Baolong, Wang Tianshi, Zhu Enping, Wang Ting. Analysis of Blockage Accident of Lead-Based Fast Reactor Single-Box Fuel Assembly Based on CFD[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 277-281. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0277
Citation: Chen Baowen, Deng Jian, Ling Yufan, Hu Baolong, Wang Tianshi, Zhu Enping, Wang Ting. Analysis of Blockage Accident of Lead-Based Fast Reactor Single-Box Fuel Assembly Based on CFD[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 277-281. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0277

基于CFD的铅基快堆单盒燃料组件堵流事故分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0277
详细信息
    作者简介:

    陈宝文(1979—),男,高级工程师,现从事热工水力与安全研究工作,E-mail: 403916795@qq.com

    通讯作者:

    凌煜凡,E-mail: 1078665964@qq.com

  • 中图分类号: TL364+.9

Analysis of Blockage Accident of Lead-Based Fast Reactor Single-Box Fuel Assembly Based on CFD

  • 摘要: 铅基快堆在运行过程中产生的腐蚀产物有可能会在堆内沉积,导致堵流事故的发生。基于计算流体力学(CFD)软件 Ansys Fluent 分析了不同堵块面积、堵块厚度、堵块类型以及堵块位置对堵流事故中传热以及流场性质的影响规律。结果显示,堵块面积的增加会增加回流区域面积,使得温度回落更慢,传热恶化显著;堵块厚度的增加将导致冷却剂和包壳最高温度上升,极易导致包壳损坏;多孔介质堵块内冷却剂以较低流速通过,缓解了堵块造成的影响,其危害小于实心堵块;堵流发生在组件活性区中部与发生在活性区出、入口相比所造成的局部温升更加明显,危害更大。

     

  • 图  1  堵块面积影响1号燃料棒包壳轴向温度分布

    Figure  1.  Block Area Affects Axial Temperature Distribution of No. 1 Fuel Rod Shell

    图  2  堵块厚度影响1号燃料棒包壳轴向温度分布

    Figure  2.  Thickness of Block Affects Axial Temperature Distribution of No. 1 Fuel Rod Shell

    图  3  堵块类型影响1号燃料棒包壳轴向温度分布

    Figure  3.  Block Type Affects Axial Temperature Distribution of No. 1 Fuel Rod Shell

    图  4  堵块位置影响1号燃料棒包壳轴向温度分布

    Figure  4.  Block Position Affects Axial Temperature Distribution of No. 1 Fuel Rod Shell

    表  1  单盒燃料组件主要参数

    Table  1.   Main Parameters of a Single-Box Fuel Assembly

    参数名参数值
    棒束排列方式三角形
    燃料棒数量19
    燃料棒外径/mm15
    棒间距与棒径比1.07
    组件盒内对边距/mm76.50
    活性区长度/mm800
    芯块直径/mm12.7
    包壳-燃料芯块间隙/mm0.25
    包壳厚度/mm0.9
    包壳材料316钢
    燃料材料UO2
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    表  2  液态金属LBE材料物性表

    Table  2.   Liquid Metal LBE Material Properties

    参数名参数值
    定压比热容159−2.72×10−2T+7.12×10−6T2
    密度11096−1.1944T
    热导率9.2+0.011T
    粘性4.56×10−3−7.03×10−6T+3.61×10−9T2
      T—温度
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    表  3  计算输入

    Table  3.   Calculation Input

    项目条件
    湍流模型Realizable $k - \varepsilon $
    冷却剂入口温度/K533
    冷却剂入口流速/(m·s−1)0.123
    燃料组件外壁面绝热
    出口设置压力出口
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    表  4  拟定的堵流工况

    Table  4.   Selected Cases of Blockage Accident

    工况
    编号
    堵块介质堵块厚
    度/mm
    子通道
    编号
    堵块中心
    高度/mm
    占总流道的
    面积/%
    P1实心堵块101~640011.6
    P2实心堵块101~7、10、13、
    16、19、22
    40023.1
    P3实心堵块101~2440046.4
    P4实心堵块201~640011.6
    P5实心堵块401~640011.6
    P7实心堵块101~2479546.4
    P8实心堵块101~2456.4
    B1多孔介质
    (30%孔隙率)
    101~640011.6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-26
  • 修回日期:  2021-04-26
  • 刊出日期:  2021-08-15

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