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熔盐堆单参数扰动瞬态特性分析

陈国钰 李明海 邹杨 徐洪杰

陈国钰, 李明海, 邹杨, 徐洪杰. 熔盐堆单参数扰动瞬态特性分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 12-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0012
引用本文: 陈国钰, 李明海, 邹杨, 徐洪杰. 熔盐堆单参数扰动瞬态特性分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 12-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0012
Chen Guoyu, Li Minghai, Zou Yang, Xu Hongjie. Transient Characteristics Analysis of Single Parameter Disturbance in Molten Salt Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 12-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0012
Citation: Chen Guoyu, Li Minghai, Zou Yang, Xu Hongjie. Transient Characteristics Analysis of Single Parameter Disturbance in Molten Salt Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 12-19. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0012

熔盐堆单参数扰动瞬态特性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0012
基金项目: 中国科学院战略性先导科技专项资助项目(XDA02010000);中国科学院前沿科学重点研究项目资助(QYZDYSSW-JSC016)
详细信息
    作者简介:

    陈国钰(1994—),女,博士研究生,现主要从事熔盐堆热工水力方面的研究,E-mail: chenguoyu@sinap.ac.cn

    通讯作者:

    李明海,E-mail: liminghai@sinap.ac.cn

  • 中图分类号: TL333

Transient Characteristics Analysis of Single Parameter Disturbance in Molten Salt Reactor

  • 摘要: 熔盐堆(MSR)作为一种新型的反应堆,其热工水力特性与其他堆型有很大差异,扰动瞬态分析有助于从根本上了解其安全特性和运行状态。为了研究MSR的运行瞬态特性,本研究以液态燃料MSR为研究对象,利用经过修改的RELAP5/ MOD4.0程序进行了稳态运行工况下的扰动瞬态分析。干扰变量包括反应性引入、一回路熔盐质量流量、二回路质量流量、空气散热器质量流量、空气散热器入口空气温度。分析了主要运行参数,如功率、堆芯进出口温度、二回路进出口温度、特征时间等。结果表明MSR在各种扰动瞬态下的最终状态都趋于稳定,而不存在严重的瞬态变化,这是对其固有稳定性特性的直观表征。根据功率和温度等变量在扰动下的变化,提出了功率和不同回路温度的控制方法。

     

  • 图  1  MSR系统装置图

    Figure  1.  MSR System Installation Diagram

    图  2  MSR系统模型节点图

    tmd—时间相关控制体,主要用于确定边界条件

    Figure  2.  Node Diagram of MSR System Model

    图  3  阶跃引入反应性后堆芯归一化功率随时间变化

    Figure  3.  Normalized Power of the Core Changes with Time after the Step Insertion of Reactivity

    图  4  阶跃引入100×10−5反应性后一、二回路温度随时间变化     

    Figure  4.  Temperature Changes with Time in the Primary and Secondary Circults after the Step Insertion of 100×10−5 Reactivity

    图  5  不同速率引入反应性后归一化功率随时间变化

    Figure  5.  Normalized Power Changes with Time after the Insertion of Reactivity with Different Rates

    图  6  引入不同反应性后归一化功率随时间变化

    Figure  6.  Normalized Power Changes with Time after the Insertion of Different Reactivity

    图  7  一回路熔盐质量流量变化后归一化功率随时间变化

    Figure  7.  Normalized Power Changes with Time After the Molten Salt Flow Rate of the Primary Circuit Changes

    图  8  一回路熔盐质量流量下降10%后一、二回路温度随时间变化       

    Figure  8.  Temperature Changes with Time in the Primary and Secondary Circults When the Molten Salt Flow Rate Decreases by 10% in the Primary Circult

    图  9  二回路熔盐流量变化后反应堆归一化功率随时间变化      

    Figure  9.  Normalized Power of the Reactor Changes with Time after the Change of Molten Salt Flow Rate of the Secondary Circult

    图  10  二回路熔盐流量下降10%后一、二回路温度随时间变化      

    Figure  10.  Temperature Changes with Time in the Primary and Secondary Circults When the Molten Salt Flow Rate Decreases by 10% in the Secondary Circult

    图  11  空气质量流量变化后反应堆归一化功率随时间变化      

    Figure  11.  Normalized Power of the Reactor Changes with Time When the Air Flow Rate Changes

    图  12  空气质量流量下降10%时一、二回路温度随时间变化     

    Figure  12.  Temperature Changes with Time in the Primary and Secondary Circults When the Air Flow Rate Decreases by 10%

    图  13  空气温度变化后反应堆归一化功率随时间变化

    Figure  13.  Normalized Power of the Reactor Changes with Time When the Air Temperature Changes

    图  14  空气温度下降10℃时一、二回路温度随时间变化

    Figure  14.  Temperature Changes with Time in the Primary and Secondary Circults When the Air Temperature Decreases by 10℃

    表  1  MSR主要设计参数

    Table  1.   Main Design Parameters of MSR

    参数名参数值
    热功率/MW10
    设计寿命/a10
    堆芯活性区功率密度/(MW·m−3)7.54
    堆芯进口温度/℃630
    堆芯出口温度/℃650
    双熔盐换热器二次侧进口温度/℃560
    双熔盐换热器二次侧出口温度/℃580
    一回路燃料熔盐质量流量/(kg·s−1)250
    二回路冷却剂熔盐质量流量/(kg·s−1)210
    空气质量流量/(kg·s−1)49.25
    燃料盐温度系数/10−5−1−5.9
    慢化剂温度系数/10−5−1−4.1
    总温度系数/10−5−10−10.2
    下载: 导出CSV

    表  2  MSR初始稳态计算值与设计值对比

    Table  2.   Comparison of Initial Steady State Calculated Value and Design Value of MSR

    参数名计算值设计值偏差/%
    额定功率/MW10.00100
    堆芯进口温度/℃630.266300.04
    堆芯出口温度/℃649.966500.01
    双熔盐换热器二次侧入口温度/℃561.575600.28
    双熔盐换热器二次侧出口温度/℃581.945800.33
    一回路熔盐质量流量/(kg·s−1)255.602502.24
    二回路熔盐质量流量/(kg·s−1)205.502102.14
    空气质量流量/(kg·s−1)49.1049.250.30
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-28
  • 修回日期:  2021-11-29
  • 刊出日期:  2022-10-12

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