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反应堆下腔室涡流引起堆芯流动不稳定性试验研究

孟洋 廖恒基 姜林 方颖 张嘉琪 李勇 杨祖毛

孟洋, 廖恒基, 姜林, 方颖, 张嘉琪, 李勇, 杨祖毛. 反应堆下腔室涡流引起堆芯流动不稳定性试验研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 96-102. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0096
引用本文: 孟洋, 廖恒基, 姜林, 方颖, 张嘉琪, 李勇, 杨祖毛. 反应堆下腔室涡流引起堆芯流动不稳定性试验研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 96-102. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0096
Meng Yang, Liao Hengji, Jiang Lin, Fang Ying, Zhang Jiaqi, Li Yong, Yang Zumao. Experimental Study on Core Flow Instability Caused by Vortex Flow in Reactor Lower Plenum[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 96-102. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0096
Citation: Meng Yang, Liao Hengji, Jiang Lin, Fang Ying, Zhang Jiaqi, Li Yong, Yang Zumao. Experimental Study on Core Flow Instability Caused by Vortex Flow in Reactor Lower Plenum[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 96-102. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0096

反应堆下腔室涡流引起堆芯流动不稳定性试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0096
详细信息
    作者简介:

    孟 洋(1983—),男,副研究员,现主要从事反应堆流体力学研究工作,E-mail: 89116608@qq.com

  • 中图分类号: TL375.5

Experimental Study on Core Flow Instability Caused by Vortex Flow in Reactor Lower Plenum

  • 摘要: 压水反应堆各个环路中的冷却剂在下腔室发生剧烈湍流交混,下腔室腔体内产生大量涡流,会导致堆芯燃料组件入口流量随机震荡,引发堆芯瞬态流动不稳定性,可能影响到反应堆热工、结构安全或传热性能。本文对反应堆内燃料组件区域流动特性开展研究,通过水力学试验手段获得反应堆堆芯在多种运行工况下,下腔室安装流量分配裙和不安装流量分配裙时的堆芯燃料组件入口流量脉动数据,试验结果表明,流量分配裙对下腔室涡流的抑制效果明显,在碎涡整流作用下,堆芯流量脉动明显降低;随着运行环路数的减少,下腔室流场对称性降低,涡流增强,堆芯流量脉动明显增大;下腔室涡流还会对堆芯入口流量分配均匀度造成不利影响,流量脉动偏大区域对应的流量分配因子明显较小。

     

  • 图  1  模型反应堆结构图

    Figure  1.  Structure of Mock-up Reactor

    图  2  模拟燃料组件结构图

    Figure  2.  Structure of Fuel Assembly Model

    图  3  试验装置流程图

    Figure  3.  Flow Chart of Test Facility

    图  4  三泵有裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  4.  Core Flow Fluctuation Value of 3-Pump Condition with Flow Skirt

    图  5  三泵无裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  5.  Core Flow Fluctuation Value of 3-Pump Condition without Flow Skirt

    图  6  两泵有裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  6.  Core Flow Fluctuation Value of 2-Pump Condition with Flow Skirt

    图  7  两泵无裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  7.  Core Flow Fluctuation Value of 2-Pump Condition without Flow Skirt

    图  8  单泵有裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  8.  Core Flow Fluctuation Value of 1-Pump Condition with Flow Skirt

    图  9  单泵无裙全堆芯模拟燃料组件流量脉动

    Figure  9.  Core Flow Fluctuation Value of 1-Pump Condition without Flow Skirt

    图  10  区域A三个相邻组件流量波动

    Figure  10.  Flow Fluctuation of 3 Assembly Models in A Zone

    图  11  区域B三个相邻组件流量波动

    Figure  11.  Flow Fluctuation of 3 Assembly Models in B Zone

    图  12  堆芯所有模拟燃料组件流量总和脉动

    Figure  12.  Total Flow Fluctuation of All Assembly Models

    图  13  单泵无裙工况堆芯组件流量分配因子

    Figure  13.  Core Assembly Flow Distribution Factor of 1-Pump Condition without Flow Skirt

    图  14  两泵无裙工况堆芯组件流量分配因子

    Figure  14.  Core Assembly Flow Distribution Factor of 2-Pump Condition without Flow Skirt

    表  1  测量仪器仪表

    Table  1.   Measuring Instruments

    测量参数 所用仪表名称 测量范围 精度/% 数量
    环路水温度 温度变送器 0~100℃ 0.5 3
    环路水流量 文丘里流量计 300~1400 m3/h 0.5 3
    差压变送器 0~100 kPa 0.1 3
    模拟燃料组件流量 文丘里流量计 2~20 m3/h 1.0 129
    差压变送器 0~100 kPa 0.1 129
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    表  2  流量脉动试验结果 %

    Table  2.   Test Results of Flow Fluctuation

    试验工况 $ {\beta _i} $最大值 $ {\beta _i} $最小值 $ \overline \beta $
    安装流量分配裙 三泵工况 1.5 0.3 0.8
    两泵工况 4.9 0.5 1.3
    单泵工况 38.9 1.4 3.9
    不安装流量分配裙 三泵工况 6.5 0.7 2.4
    两泵工况 16.6 1.2 4.7
    单泵工况 39.3 2.1 8.7
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-12
  • 修回日期:  2023-12-05
  • 刊出日期:  2024-04-12

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