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压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积生长预测模型

陈佳杰 刘晓晶 杜思佳 王嘉庚 何辉

陈佳杰, 刘晓晶, 杜思佳, 王嘉庚, 何辉. 压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积生长预测模型[J]. 核动力工程, 2023, 44(5): 210-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0210
引用本文: 陈佳杰, 刘晓晶, 杜思佳, 王嘉庚, 何辉. 压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积生长预测模型[J]. 核动力工程, 2023, 44(5): 210-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0210
Chen Jiajie, Liu Xiaojing, Du Sijia, Wang Jiageng, He Hui. Prediction Model for Growth of Chalk River Unidentified Deposit on the Surface of PWR Fuel Cladding[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(5): 210-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0210
Citation: Chen Jiajie, Liu Xiaojing, Du Sijia, Wang Jiageng, He Hui. Prediction Model for Growth of Chalk River Unidentified Deposit on the Surface of PWR Fuel Cladding[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(5): 210-215. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0210

压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积生长预测模型

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.05.0210
基金项目: 国家自然科学基金联合项目(U20B2011;52176082)
详细信息
    作者简介:

    陈佳杰(1999—),男,在读硕士研究生,主要从事核能与和动力工程方面的研究,E-mail: c2j1016@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL339

Prediction Model for Growth of Chalk River Unidentified Deposit on the Surface of PWR Fuel Cladding

  • 摘要: 为建立压水堆燃料棒包壳表面氧化腐蚀产物沉积层(CRUD)厚度的预测方法,本文以典型压水堆一回路为研究对象,针对压水堆内水化学和物理条件对CRUD沉积的影响,建立了CRUD沉积生长模型。模型预测结果与Sizewell B核电厂实际运行数据相比具有相同的生长量级和趋势,可用于压水堆燃料棒包壳CRUD沉积行为的定量预测。在此基础上,本文研究了热流密度、H2浓度以及Li+浓度对腐蚀产物生长的影响,结果表明:燃料元件表面非沸腾段CRUD厚度受热流密度变化的影响较小,而沸腾段CRUD厚度随热流密度上升而增加;CRUD厚度随着系统H2浓度的提高而增加;提高系统内Li浓度有助于抑制氧化腐蚀产物的沉积。

     

  • 图  1  堆芯内氧化腐蚀产物输运方式

    Figure  1.  Transport Mode of Oxidation and Corrosion Products in the Core

    图  2  CRUD厚度随热流密度变化计算值与Sizewell B核电厂测量值对比图

    Figure  2.  Comparison between Calculated CRUD Thickness and Measured Values of Sizewell B Plant

    图  3  CRUD厚度与热流密度关系图

    Figure  3.  Relationship between CRUD Thickness and Heat Flux Density

    图  4  不同Li+和H2浓度下CRUD厚度对比

    Figure  4.  CRUD Thickness Comparison under Different Li and H2 Concentrations

    表  1  Sizewell B核电厂一回路参数

    Table  1.   Parameters of Sizewell B PWR Primary Circuit

    参数 数值
    污垢密度/(kg·m−3) 1000
    冷却剂体积流量/(m3·s−1) 25.9
    堆芯高度/m 3.7
    燃料表面积/m2 9905
    冷却剂流速/(m·s−1) 1.8
    堆芯有效直径/m 2.15
    堆芯体积/m3 13.2
    燃料表面沸腾段比例/% 5
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    表  2  堆芯各区域温度以及pH值

    Table  2.   Temperature and pH Values of Core Area

    区域编号 温度/℃ pH值
    Box1 280 6.80
    Box2 300 6.90
    Box3 345 7.54
    Box4 300 6.90
    Box5 345 7.54
    Box6 320 7.20
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-09
  • 修回日期:  2023-07-11
  • 刊出日期:  2023-10-13

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