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氧化铝纳米流体增强球形下封头IVR能力边际研究

宋建 余红星 邓坚 向清安 何晓强

宋建, 余红星, 邓坚, 向清安, 何晓强. 氧化铝纳米流体增强球形下封头IVR能力边际研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 156-162. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0156
引用本文: 宋建, 余红星, 邓坚, 向清安, 何晓强. 氧化铝纳米流体增强球形下封头IVR能力边际研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 156-162. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0156
Song Jian, Yu Hongxing, Deng Jian, Xiang Qing'an, He Xiaoqiang. Marginal Research on IVR Capability of Alumina Nanofluid Enhanced Spherical Lower Head[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 156-162. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0156
Citation: Song Jian, Yu Hongxing, Deng Jian, Xiang Qing'an, He Xiaoqiang. Marginal Research on IVR Capability of Alumina Nanofluid Enhanced Spherical Lower Head[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 156-162. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0156

氧化铝纳米流体增强球形下封头IVR能力边际研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0156
详细信息
    作者简介:

    宋 建(1982—),男,博士,现主要从事反应堆严重事故评价方面的研究,E-mail: jian_s@hotmail.com

  • 中图分类号: TL334

Marginal Research on IVR Capability of Alumina Nanofluid Enhanced Spherical Lower Head

  • 摘要: 为评价氧化铝纳米流体相对于纯水工质对球形下封头熔融物滞留(IVR)能力边际的拓展程度,采用基于气泡力平衡的氧化铝纳米流体临界热流密度(CHF)机理模型和壁面热通量拆分CHF模型计算球形下封头外表面纳米流体CHF。利用熔融物堆内滞留分析软件CISER开展衰变热分布抽样计算,得到下封头壁面CHF随倾角变化的随机分布,并将其与纳米流体CHF模型的理论值相比,以CHF比值小于1作为IVR成功准则,研判纳米流体对IVR能力边际拓展的影响程度。研究结果表明,若不对下封头内外传热构成采取任何优化措施,仅采用纳米流体替代纯水工质,压水堆核电厂的IVR能力边际能够拓展至1300 MW额定电功率水平。

     

  • 图  1  IVR评价方法

    Figure  1.  IVR Evaluation Method

    图  2  气泡力平衡CHF模型与UCSB模型的$ {q}_{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{F}} $对比

    Figure  2.  Comparison of $ {q}_{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{F}} $ between the Bubble Force Balance Model and the UCSB Model

    图  3  不同额定电功率水平下qCISER/qUCSBqCISER/ qCHF,B统计直方图

    Figure  3.  Statistical Histogram under Different Rated Electric Power Levels for qCISER/qUCSB and qCISER/qCHF,B

    图  4  不同额定电功率水平下qCISER/$ {q}_{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{F},\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{P}} $统计直方图

    Figure  4.  Statistical Histogram under Different Rated Electric Power Levels for qCISER/$ {q}_{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{F},\mathrm{H}\mathrm{F}\mathrm{P}} $

    图  5  IVR成功率随额定电功率变化

    Figure  5.  IVR Success Rate Varies with Rated Electric Power

    表  1  熔池初始参数

    Table  1.   Initial Parameter of Melting Pool

    堆芯典型参数典型三代核电厂额定电功率/MW
    1400150016001700
    锆氧化份额/%60[8]
    压力容器熔点/℃1600
    压力容器下封头半径/m2.37[8]
    结构发射率0.8
    不锈钢质量/kg100000[8]
    压力容器壁厚/m0.15[8]0.16
    氧化铀总质量/kg108000[8]115720123430131150
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    表  2  基于气泡力平衡CHF模型及UCSB模型的IVR结果    

    Table  2.   IVR Results Based on the Bubble Force Balance Model and the UCSB Model

    额定电功
    率/MW
    IVR成功率/%
    UCSB纯水
    模型
    气泡力平衡
    CHF模型
    110080.294.6
    120073.592.1
    130067.888.2
    140063.085.0
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    表  3  基于HFP模型的IVR结果

    Table  3.   IVR Results Based on HFP Model

    额定电功
    率/MW
    IVR成功率/%
    0.025%体积
    浓度
    0.100%体积
    浓度
    110097.184.8
    120096.278.9
    130094.972.1
    140093.266.3
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-22
  • 修回日期:  2021-04-28
  • 刊出日期:  2022-02-01

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