高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于HFETR的快堆燃料短棒辐照试验方案设计与分析

张亮 杨文华 赵文斌 孙胜 金帅 雷晋

张亮, 杨文华, 赵文斌, 孙胜, 金帅, 雷晋. 基于HFETR的快堆燃料短棒辐照试验方案设计与分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 101-106. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0101
引用本文: 张亮, 杨文华, 赵文斌, 孙胜, 金帅, 雷晋. 基于HFETR的快堆燃料短棒辐照试验方案设计与分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(3): 101-106. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0101
Zhang Liang, Yang Wenhua, Zhao Wenbin, Sun Sheng, Jin Shuai, Lei Jin. Design and Analysis of Irradiation Test Scheme for Fast Reactor Fuel Slug with HFETR[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 101-106. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0101
Citation: Zhang Liang, Yang Wenhua, Zhao Wenbin, Sun Sheng, Jin Shuai, Lei Jin. Design and Analysis of Irradiation Test Scheme for Fast Reactor Fuel Slug with HFETR[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(3): 101-106. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0101

基于HFETR的快堆燃料短棒辐照试验方案设计与分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.03.0101
基金项目: 四川省青年科技创新研究项目(2022JDTD0006)
详细信息
    作者简介:

    张 亮(1990—), 男,工程师,现主要从事研究堆辐照技术与反应堆物理研究,E-mail: 552181112@qq.com

  • 中图分类号: TL352

Design and Analysis of Irradiation Test Scheme for Fast Reactor Fuel Slug with HFETR

  • 摘要: 综合考虑辐照试验指标与燃料试验安全、高通量工程试验堆(HFETR)运行要求、试验段压差波动等因素,基于HFETR开展了快堆燃料短棒辐照试验方案设计与分析,确定了铅铋合金层厚度、冷却水流道结构、阻力塞结构、冷却水流量等关键参数,获得了热棒包壳最高温度为(490±60)℃的高线功率密度辐照试验方案。试验结果表明,热棒最大线功率密度为68~85 kW/m时,包壳与燃料芯体温度满足辐照试验要求且留有余量;在200~300 kPa堆芯压差范围内,相同压差下试验段流量的计算流体力学(CFX)计算值比试验值偏小9% ~11%;试验段外侧窄缝流道的流量份额为7.3%,显著低于该流道的流通面积份额,满足线功率密度为85 kW/m时燃料短棒的冷却要求。本文提出的辐照试验方案可为快堆燃料棒的高线功率密度辐照试验提供参考。

     

  • 图  1  辐照试验件示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Irradiation Test Piece

    图  2  试验段横截面结构示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Cross Section Structure of Test Section

    图  3  多齿迷宫型阻力塞结构示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of the Multi-tooth Labyrinth Thimble Plug Structure

    图  4  不同阻力塞时的流量-压差数据

    Figure  4.  Flow-Pressure Differential Data for Different Thimble Plugs

    图  5  试验段横截面流速分布

    Figure  5.  Flow Velocity Distribution on Cross Section of Test Section       

    表  1  辐照试验件(含燃料段)温度分布计算结果

    Table  1.   Calculation Results of Temperature Distribution of Irradiation Test Piece (Including Fuel Section)

    燃料芯体零燃耗燃料芯体目标燃耗燃料芯体
    最大线功率密度/( kW·m−1)85688568
    计算方法一维模型CFX一维模型CFX一维模型CFX一维模型CFX
    燃料芯体内侧温度/℃674649566543801785674654
    燃料包壳内侧温度/℃550522460436550523460436
    LBE层内侧温度/℃476453401380476453401380
    LBE层外侧温度/℃265250221211265251221211
    保护管外壁温度/℃1251101099812511010998
    下载: 导出CSV
  • [1] LOCATELLI G, MANCINI M, TODESCHINI N. Generation IV nuclear reactors: current status and future prospects[J]. Energy Policy, 2013, 61: 1503-1520. doi: 10.1016/j.enpol.2013.06.101
    [2] CARMACK W J, BRAASE L A, WIGELAND R A, et al. Technology readiness levels for advanced nuclear fuels and materials development[J]. Nuclear Engineering and Design, 2017, 313: 177-184. doi: 10.1016/j.nucengdes.2016.11.024
    [3] CRAWFORD D C, PORTER D L, HAYES S L, et al. An approach to fuel development and qualification[J]. Journal of Nuclear Materials, 2007, 371(1-3): 232-242. doi: 10.1016/j.jnucmat.2007.05.029
    [4] MEDVEDEV P, HAYES S, BAYS S, et al. Testing fast reactor fuels in a thermal reactor[J]. Nuclear Engineering and Design, 2018, 328: 154-160. doi: 10.1016/j.nucengdes.2017.12.034
    [5] CHRYSANTHOPOULOU N, SAVVA P, VARVAYANNI M, et al. Compilation of existing neutron screen technology[J]. Science and Technology of Nuclear Installations, 2014, 2014: 395795. doi: 10.1155/2014/395795
    [6] CHRYSANTHOPOULOU N, SAVVA P, VARVAYANNI M, et al. Preliminary selection of device materials to locally transform thermal into SFR neutron spectrum[J]. Science and Technology of Nuclear Installations, 2018, 2018: 1896309. doi: 10.1155/2018/1896309
    [7] 徐传效, 周永茂, 钱锦辉, 等. 高通量工程试验堆(HFETR)[C]//高通量工程试验堆(HFETR)运行十年(1980~1990)论文集. 四川: 四川科学技术出版社, 1991: 1-12
    [8] 杨文华,张亮,斯俊平,等. 燃料试样堆内辐照温度设计与实验研究[J]. 核动力工程,2018, 38(6): 43-48.
    [9] 杨文华,赵国正,张亮,等. 高通量工程试验堆辐照试验能力和辐照试验技术[J]. 核科学与工程,2018, 38(6): 986-994. doi: 10.3969/j.issn.0258-0918.2018.06.011
    [10] IDELCHIK I E. Handbook of hydraulic resistance[M]. Redding: Begell House Inc. , 2007: 624-625, 655-666.
  • 加载中
图(5) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  719
  • HTML全文浏览量:  145
  • PDF下载量:  46
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-04-09
  • 录用日期:  2021-12-07
  • 修回日期:  2021-07-13
  • 刊出日期:  2022-06-07

目录

    /

    返回文章
    返回