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西安脉冲堆超设计基准事故模型开发与验证

陈森 李华琪 李达 陈立新 田晓艳 石磊太 罗小飞 朱磊

陈森, 李华琪, 李达, 陈立新, 田晓艳, 石磊太, 罗小飞, 朱磊. 西安脉冲堆超设计基准事故模型开发与验证[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 61-67. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060019
引用本文: 陈森, 李华琪, 李达, 陈立新, 田晓艳, 石磊太, 罗小飞, 朱磊. 西安脉冲堆超设计基准事故模型开发与验证[J]. 核动力工程, 2025, 46(3): 61-67. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060019
Chen Sen, Li Huaqi, Li Da, Chen Lixin, Tian Xiaoyan, Shi Leitai, Luo Xiaofei, Zhu Lei. Development and Verification of a Beyond-Design-Basis Accident Model for Xi’an Pulsed Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 61-67. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060019
Citation: Chen Sen, Li Huaqi, Li Da, Chen Lixin, Tian Xiaoyan, Shi Leitai, Luo Xiaofei, Zhu Lei. Development and Verification of a Beyond-Design-Basis Accident Model for Xi’an Pulsed Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(3): 61-67. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060019

西安脉冲堆超设计基准事故模型开发与验证

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.060019
基金项目: 国家自然科学基金(12275219)
详细信息
    作者简介:

    陈 森(1987—),男,助理研究员,现主要从事反应堆安全分析工作,E-mail: chensen@nint.ac.cn

    通讯作者:

    李华琪,E-mail: lihuaqi@nint.ac.cn

  • 中图分类号: TL333

Development and Verification of a Beyond-Design-Basis Accident Model for Xi’an Pulsed Reactor

  • 摘要: 西安脉冲堆(XAPR)采用铀氢锆燃料元件,固有安全性好。但随着XAPR长时间运行,堆芯可能发生严重事故,导致燃料元件包壳破损,因此需要开展XAPR超设计基准事故分析研究。本文基于ISAA程序,通过添加物性模型、燃料氧化模型、燃料棒力学模型和点堆动力学模型,开发了适用于XAPR的超设计基准事故一体化分析程序,并对所添加模型的准确性和适用性进行了验证。最后基于所开发的程序分别计算分析了XAPR稳态运行工况和大破口失水事故工况,并与文献结果进行比较,计算结果符合良好。本文开发的模型适用于XAPR模拟分析,为后续深入开展XAPR超设计基准事故计算分析奠定了基础。

     

  • 图  1  物性计算结果对比

    Figure  1.  Comparison of Physical Property Calculation Results

    图  2  氧化速率计算结果对比

    Figure  2.  Comparison of ZrH Oxidation Rate Calculation Results

    图  3  XAPR系统示意图

    Figure  3.  Schematic Drawing of the XAPR

    图  4  XAPR水力学控制体节点划分

    Figure  4.  Hydraulic Nodalization of XAPR

    图  5  堆芯节点划分

    Figure  5.  Nodalization of Core

    图  6  燃料最高温度变化对比

    Figure  6.  Comparison of Fuel Maximum Temperature

    表  1  中子密度计算值比较

    Table  1.   Comparison of Calculation Value of Neutron Density

    时间/s中子密度精确解[15]/cm−3中子密度程序计算值/cm−3误差/%
    0.11.7995281.7990610.026
    0.21.8512681.8533310.111
    0.31.9004051.9037300.175
    0.41.9475931.9522830.241
    0.51.9933131.9994690.309
    0.62.0378942.0456450.380
    0.72.0816712.0910800.452
    0.82.1248162.1359810.525
    0.92.1675042.1805110.600
    1.02.2098412.2248000.677
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    表  2  环向应变最大值计算结果对比 %

    Table  2.   Comparison of Maximum Circumferential Strain Results

    燃料棒实验值[6]FRAPCON计算值本程序计算值
    IRRMP-160.05520.21220.0683
    IRRMP-180.02030.00290.0362
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    表  3  XAPR稳态计算结果对比

    Table  3.   Comparison of Steady State Calculation Results of XAPR

    参数 设计值 程序计算值 相对误差/%
    堆芯压力 0.1627 MPa 0.16067 MPa 1.620
    堆芯流量 12.1300 kg/s 12.2847 kg/s 1.278
    燃料最高温度 776.9500 K 772.8324 K 0.530
    包壳最高温度 405.8500 K 406.4043 K 0.137
    堆芯入口温度 308.1500 K 318.1311 K 3.239
    堆芯出口温度 361.380 K 356.849 K 1.254
    离心泵流量 48.3300 kg/s 48.4427 kg/s 0.233
    最大表面热流密度 0.7080 MW/m2 0.6778 MW/m2 4.265
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    表  4  大破口失水事故工况事故序列对比

    Table  4.   Comparison of Large Break Loss of Coolant Acccident Sequences

    事件 时间/s 功率/kW 燃料最高温度/℃ 包壳最高温度/℃
    开始失水 0.0(0.0) 2000(2000) 499.68(503.80) 133.25(132.70)
    停堆信号 13.07(10.8) 2000(2000) 499.68(503.80) 133.25(132.70)
    冷却剂循环中断 238.44(230) 67.102(63.100) 102.79(74.20) 90.82(69.10)
    堆芯全部裸露 296.02(283) 65.327(59.7) 129.84(134.20) 128.88(132.70)
    燃料温度达到最高 296.02(283) 26.71(21.1) 1188.105(1171.000) 1177.47(1169.20)
      小括号内数据为文献值[2]
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-18
  • 录用日期:  2024-08-06
  • 修回日期:  2024-08-06
  • 网络出版日期:  2025-06-09
  • 刊出日期:  2025-06-09

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