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反应堆顶盖腔室流场分析和试验研究

陈永超 魏行方 刘言午 方健 冉小兵

陈永超, 魏行方, 刘言午, 方健, 冉小兵. 反应堆顶盖腔室流场分析和试验研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.070004
引用本文: 陈永超, 魏行方, 刘言午, 方健, 冉小兵. 反应堆顶盖腔室流场分析和试验研究[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.070004
Chen Yongchao, Wei Xingfang, Liu Yanwu, Fang Jian, Ran Xiaobing. Experimental and CFD Simulation of the RPV Head Plenum[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.070004
Citation: Chen Yongchao, Wei Xingfang, Liu Yanwu, Fang Jian, Ran Xiaobing. Experimental and CFD Simulation of the RPV Head Plenum[J]. Nuclear Power Engineering. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.070004

反应堆顶盖腔室流场分析和试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.070004
详细信息
    作者简介:

    陈永超(1988—),男,工程师,硕士研究生,现主要从事反应堆结构设计方面工作,E-mail: 370217450@qq.com

  • 中图分类号: TL351+.6

Experimental and CFD Simulation of the RPV Head Plenum

  • 摘要: 为探究华龙一号反应堆压力容器(RPV)顶盖腔室区域的流动特征,为在役CPR1000压水堆核电厂的热套管磨损问题和华龙一号顶盖腔室结构的优化改进提供支撑。本文采用计算流体动力学(CFD)方法对顶盖腔室区域进行数值模拟,同时开展顶盖腔室模型水力模拟试验,获得顶盖腔室内流场分布及关键区域的水力特性参数。理论分析及试验结果表明:顶盖腔室关键区域的CFD结果和试验测得的横向流速偏差值在10%以内;正常工况下,顶盖腔室内整体流速较低,在顶盖喷嘴与内壁面附近流速较高;顶盖腔室内流体全部通过控制棒导向筒(CRGT)顶部流水孔进入上腔室,上腔室流体不会反向流入顶盖腔室,验证了华龙一号“冷顶盖”设计的有效性;顶盖腔室中心区域的热套管喇叭口附近存在漩涡且流速较外围区域更高,导致热套管承受的流体冲击更剧烈、磨损更严重。

     

  • 图  1  热套管示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Thermal Sleeve

    图  2  分析模型示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Analysis Model

    图  3  网格示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Mesh

    图  4  顶盖腔室和上腔室流场分布

    Figure  4.  Velocity Vectors in RPV Head and Upper Plenum Region

    图  5  CRGT顶部流水孔速度矢量图

    Figure  5.  Velocity Vectors in the Top of CRGTs

    图  6  IGA格架组件的速度矢量图

    Figure  6.  Velocity Vectors of Instrument Grid Assembly

    图  7  热套管喇叭口区域速度矢量图(1.2×Qnominal顶盖旁流)

    Figure  7.  Velocity Vectors of Thermal Sleeves (under 1.2×Qnominal RPV Head Bypass Flow Condition)

    图  8  热套管喇叭口区域速度矢量图(0.6×Qnominal顶盖旁流)

    Figure  8.  Velocity Vectors of Thermal Sleeves (under 0.6×Qnominal RPV Head Bypass Flow Condition)

    图  9  试验装置及试验件示意图

    Figure  9.  Schematic Diagram of Experimental facility and device

    图  10  正常工况:0.88×Qnominal旁流-CRGT压力数据(kPa)

    Figure  10.  Pressure Results under 0.88×Qnominal RPV Head Bypass in Normal Condition

    图  11  假定工况:0.76×Qnominal-CRGT压力数据(kPa)

    Figure  11.  Pressure Results under 0.76×Qnominal RPV Head Bypass in Conservative Condition

    图  12  IGA组件及喇叭口观测高度

    Figure  12.  Observation Position of Instrument Grid Assembly and Thermal Sleeve Bell Mouth

    图  13  某方位的IGA组件不同观测高度流场矢量图

    Figure  13.  Velocity Results on Transverse Section of Incore Instrument Grid Assembly

    图  14  中心区域热套管喇叭口高度位置流场矢量图

    Figure  14.  Velocity Results on Transverse Section of Thermal Sleeve Bell Mouth

    图  15  以某顶盖喷嘴纵剖面的顶盖腔流场示意

    Figure  15.  Velocity Results on Longitudinal Section of RPV Head Tube

    表  1  顶盖不同旁流量下试验结果(正常工况)

    Table  1.   Experimental Results with Different RPV Head Bypass (under Normal Condition)

    旁流(Q)/Qnominal0.600.660.720.921.00
    下降流CRGT数量6869696969
    上升流CRGT数量10000
    下载: 导出CSV

    表  2  顶盖不同旁流量下试验结果(假定工况)

    Table  2.   Experimental Results with Different RPV Head Bypass in Conservative Condition

    Q/Qnominal0.660.760.820.870.92
    下降流CRGT数量6365696969
    上升流CRGT数量64000
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-24
  • 修回日期:  2024-07-22
  • 网络出版日期:  2025-04-22

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