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堆芯功率分布对CCTF试验再淹没现象影响的评价研究

赵宁宁 袁红胜 文青龙 阮神辉

赵宁宁, 袁红胜, 文青龙, 阮神辉. 堆芯功率分布对CCTF试验再淹没现象影响的评价研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(6): 58-64. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0058
引用本文: 赵宁宁, 袁红胜, 文青龙, 阮神辉. 堆芯功率分布对CCTF试验再淹没现象影响的评价研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(6): 58-64. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0058
Zhao Ningning, Yuan Hongsheng, Wen Qinglong, Ruan Shenhui. Evaluation of the Impact of Core Power Distribution on Reflooding Phenomenon in CCTF Test[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(6): 58-64. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0058
Citation: Zhao Ningning, Yuan Hongsheng, Wen Qinglong, Ruan Shenhui. Evaluation of the Impact of Core Power Distribution on Reflooding Phenomenon in CCTF Test[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(6): 58-64. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0058

堆芯功率分布对CCTF试验再淹没现象影响的评价研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0058
基金项目: 国家科技重大专项大型先进压水堆及高温气冷堆核电站项目(2019ZX06005001)
详细信息
    作者简介:

    赵宁宁(1995—),硕士研究生,主要从事反应堆热工水力研究,E-mail: 2667763805@qq.com

    通讯作者:

    文青龙,E-mail: qlwen@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TL353+.13

Evaluation of the Impact of Core Power Distribution on Reflooding Phenomenon in CCTF Test

  • 摘要: 以圆柱形堆芯试验装置(CCTF)为研究对象,采用轻水堆冷却系统事故工况的瞬态行为最佳估算程序(RELAP5)和自主化堆工设计与安全分析程序(LOCUST),开展堆芯功率分布对CCTF C2-SH2(Run54)试验工况再淹没现象影响的评价研究。研究表明:①计算所得下降段压降、堆芯压降、堆芯出口蒸汽质量流量等计算结果与试验结果吻合较好;②对于堆芯1.015 m处平均通道包壳峰值温度的计算,RELAP5和LOCUST程序计算的包壳峰值温度分别为816 K和813 K,试验结果为898 K,计算值比试验值低约82 K,平均通道包壳温度最后稳定在400 K左右,计算结果与试验结果一致。因此,本研究结果表明LOCUST程序能够较好地对大破口失水事故(LBLOCA)中再淹没阶段的瞬态过程进行模拟。

     

  • 图  1  CCTF试验装置一回路系统图[3]

    Figure  1.  Primary Circuit System Diagram for the CCTF   

    图  2  CCTF试验装置压力容器节点划分图

    Figure  2.  Nodalization for the CCTF Pressure Vessel

    图  3  下降段整体压降变化曲线

    Figure  3.  Variation Curve of Overall Pressure Drop in Descending Section

    图  4  堆芯整体压降变化曲线

    Figure  4.  Variation Curve of Overall Pressure Drop of the Core     

    图  5  堆芯进口冷却剂温度变化曲线

    Figure  5.  Temperature Variation Curve of Core Inlet Coolant

    图  6  堆芯平均通道1.015 m处包壳温度变化曲线

    Figure  6.  Variation Curve of Cladding Temperature at 1.015 m of Core Average Channel

    图  7  堆芯出口蒸汽质量流量变化曲线

    Figure  7.  Variation Curve of Steam Mass Flow Rate at Core Outlet     

    图  8  破口环路质量流量变化曲线

    Figure  8.  Mass Flow Rate Variation Curve of Break Loop

    表  1  CCTF C2-SH2(Run54)试验参数表[3]

    Table  1.   Test Parameters Table of CCTF C2-SH2(Run54)

    序号 参数 数值
    1 堆芯功率/MW 7.87
    2 安全壳压力/MPa 0.2
    3 蒸汽发生器二次侧压力/MPa 5.3
    4 ECC冷却剂温度/K 310
    5 蒸汽发生器二次侧温度/K 539
    6 蓄压安注注水流量/(m3·s−1) 注入下腔室 0.104
    注入冷管段 0.088
    7 低压安注注水流量/(m3·s−1) 0.011
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    表  2  CCTF压力容器建模类型和数量

    Table  2.   CCTF Pressure Vessel Modeling Type and Quantity

    区域 部件类型 数量
    流体区域 环管部件(Annulus) 8
    分支部件(Branch) 10
    圆管部件(Pipe) 12
    多连接件(Multiple Junction) 6
    单一控制体(Single Volume) 2
    单一连接件(Single Junction) 2
    时间控制体(Time Dependent Volume) 1
    时间连接件(Time Dependent Junction) 1
    固体区域 热构件(Heat Structures) 44
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    表  3  CCTF C2-SH2(Run54)工况初始条件和边界条件参数表[3]     

    Table  3.   Initial Condition and Boundary Condition Parameter Table of CCTF C2-SH2 (Run54) Working Condition

    序号 参数 数值
    1 总功率/MW 7.87
    2 平均线功率/(kW·m−1) 1.18
    3 堆芯轴向功率分布(A∶B∶C) 1.37∶1.20∶0.76
    4 安全壳压力/MPa 0.2
    5 蒸汽发生器模拟器二次侧压力/MPa 5.3
    6 下降段壁面温度/K 468
    7 主环路管道壁面温度/K 406
    8 蒸汽发生器模拟器二次侧温度/K 539
    9 下腔室冷却剂温度/K 394
    10 ECC冷却剂温度/K 310
    11 压力容器内部温度/K 423
    12 下腔室水位/m 0.86
    13 蒸汽发生器模拟器二次侧水位/m 7.4
    14 蓄压安注注水速度/(m3·s−1) 注入下腔室 0.104
    注入冷段 0.088
    15 低压安注注水速度/(m3·s−1) 0.011
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    表  4  CCTF C2-SH2(Run54)试验时序[3]

    Table  4.   Test Sequence of CCTF C2-SH2 (Run54)

    时间/s 事故
    0 试验开始,加热棒通电
    81 下腔室蓄压安注开始
    90.5 电热棒功率开始降低
    94 下腔室蓄压安注结束,冷段蓄压安注开始
    107 蓄压安注结束,低压安注开始
    898 加热棒断电
    979 低压安注结束
    1032 试验结束
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  • [1] OKUBO T, IGUCHI T, MURAO Y. Experimental study on difference in reflood core heat transfer among CCTF, FLECHT-SET and predicted with FLECHT correlation[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 1994, 31(8): 839-849. doi: 10.1080/18811248.1994.9735230
    [2] IWAMURA T, OSAKABE M, SUDO Y. Effects of radial core power profile on core thermo-hydraulic behavior during reflood phase in PWR-LOCAs[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 1983, 20(9): 743-751. doi: 10.1080/18811248.1983.9733461
    [3] IGUCHI T, SUGIMOTO J, AKIMOTO H, et al. Evaluation report on CCTF Core-II reflood test second shakedown test C2-SH2 (Run54): JAERI-M 85-025[R]. Japan: Japan Atomic Energy Research Institute, 1985.
    [4] IGUCHI T, MURAO Y, AKIMOTO H. Assessment of core radial power profile effect model for REFLA code by using CCTF data[J]. Journal of Nuclear Science and Technology, 1987, 24(7): 536-546. doi: 10.1080/18811248.1987.9735844
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-16
  • 修回日期:  2021-07-29
  • 刊出日期:  2021-12-09

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