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铅铋合金系统氧控旁路性能数值研究

李小波 王译锋 朱卉平 刘洋 牛风雷

李小波, 王译锋, 朱卉平, 刘洋, 牛风雷. 铅铋合金系统氧控旁路性能数值研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 189-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0189
引用本文: 李小波, 王译锋, 朱卉平, 刘洋, 牛风雷. 铅铋合金系统氧控旁路性能数值研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 189-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0189
Li Xiaobo, Wang Yifeng, Zhu Huiping, Liu Yang, Niu Fenglei. Numerical Study on the Performance of Oxygen Control Bypass of Lead-Bismuth Eutectic System[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 189-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0189
Citation: Li Xiaobo, Wang Yifeng, Zhu Huiping, Liu Yang, Niu Fenglei. Numerical Study on the Performance of Oxygen Control Bypass of Lead-Bismuth Eutectic System[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 189-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0189

铅铋合金系统氧控旁路性能数值研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0189
基金项目: 国家重点研发项目(2019YFB1901301);国家自然科学基金项目(11635005,11705059)
详细信息
    作者简介:

    李小波(1991—),男,博士研究生,现从事第四代堆技术研发工作,E-mail:lixiaobo@ncepu.edu.cn

  • 中图分类号: TL363+.4

Numerical Study on the Performance of Oxygen Control Bypass of Lead-Bismuth Eutectic System

  • 摘要: 为研究通过固态氧控有效调节铅铋合金(LBE)系统氧浓度的方法,本文通过修正液态LBE腐蚀经验公式,结合氧化铅(PbO)溶解模型,基于集总参数法并使用FORTRAN语言自编程序计算LBE系统氧浓度;据此研究主回路流量、质量交换器(MX)内温度、PbO装量对自主设计的小型LBE系统的MX供氧性能的影响;初步建立MX设计准则,获得一定约束条件下MX供氧性能及其氧控旁路设计参数。本研究可为LBE系统氧控旁路的设计和计算提供参考,同时提供一种高效求解LBE系统瞬态氧浓度和腐蚀的计算方法,为建立氧浓度模型预测系统提供新思路。

     

  • 图  1  几何模型示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Geometric Model

    图  2  雷诺数对比

    Figure  2.  Re Comparison

    图  3  施密特数对比

    Figure  3.  Sc Comparison

    图  4  MX内PbO平均溶解速率对比

    Figure  4.  Comparison of Average Dissolution Rate of PbO in MX

    图  5  主回路流量对供氧速率及建立稳态时长的影响

    Figure  5.  Effect of Main Loop Flow Rate on Oxygen Supply Rate and Time for Reaching Steady-State

    图  6  MX温度对供氧速率及建立稳态时长的影响

    Figure  6.  Effect of MX Temperature on Oxygen Supply Rate and Time for Reaching Steady-State

    图  7  PbO装量对供氧速率及建立稳态时长的影响

    Figure  7.  Effect of PbO Inventory on Oxygen Supply Rate and Time for Reaching Steady-State

    图  8  主回路流量对氧浓度及腐蚀深度的影响

    Figure  8.  Effect of Main Loop Flow Rate on Oxygen Concentration and Corrosion Depth

    图  9  MX温度对氧浓度及腐蚀深度的影响

    Figure  9.  Effect of MX Temperature on Oxygen Concentration and Corrosion Depth

    图  10  PbO装量对氧浓度及腐蚀深度的影响

    Figure  10.  Effect of PbO Inventory on Oxygen Concentration and Corrosion Depth

    表  1  CRAFT台架相关参数

    Table  1.   Design Parameters Related to CRAFT Bench

    参数数值
    冷却剂装量/L500
    主回路管径/mm50.0
    主回路最大流速/(kg·s−1)10
    供氧旁路最大流速/(kg·s−1)4
    PbO颗粒直径/mm12
    PbO颗粒最大装量/颗78
    MX有效长度/mm75
    质量交换器内径/mm47
    孔隙率0.46
    下载: 导出CSV

    表  2  不同影响因素对应边界条件

    Table  2.   Boundary Conditions Corresponding to Different Factors       

    影响因素边界值
    主回路流量/
    (kg·s−1)
    旁路流量/
    (kg·s−1)
    MX温度/KPbO装量比
    主回路流量1~51623.150.06
    MX温度51543.15~773.150.06
    PbO装量比51623.150.04~0.1
    下载: 导出CSV

    表  3  MX氧控旁路设计参数

    Table  3.   Design Parameters of MX Oxygen Control Bypass

    参数名数值或范围
    氧控旁路体积占比0.03(固定)
    δ>0.2
    MX温度/K623.15~688.15
    PbO装量比<0.06
    主回路流量/(kg·s−1)<3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-28
  • 修回日期:  2020-09-10
  • 刊出日期:  2021-09-30

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