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气冷微堆堆芯组件传热综合试验台架设计与研究分析

薛艳芳 王鼎盛 孙燕宇 黄政 张朔婷 方俊 韩世超 刘国明 陈巧艳

薛艳芳, 王鼎盛, 孙燕宇, 黄政, 张朔婷, 方俊, 韩世超, 刘国明, 陈巧艳. 气冷微堆堆芯组件传热综合试验台架设计与研究分析[J]. 核动力工程, 2025, 46(S1): 131-136. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0131
引用本文: 薛艳芳, 王鼎盛, 孙燕宇, 黄政, 张朔婷, 方俊, 韩世超, 刘国明, 陈巧艳. 气冷微堆堆芯组件传热综合试验台架设计与研究分析[J]. 核动力工程, 2025, 46(S1): 131-136. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0131
Xue Yanfang, Wang Dingsheng, Sun Yanyu, Huang Zheng, Zhang Shuoting, Fang Jun, Han Shichao, Liu Guoming, Chen Qiaoyan. Design and Analysis of Integrated Heat Transfer Test Facility for Gas-Cooled Microreactor Core Components[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(S1): 131-136. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0131
Citation: Xue Yanfang, Wang Dingsheng, Sun Yanyu, Huang Zheng, Zhang Shuoting, Fang Jun, Han Shichao, Liu Guoming, Chen Qiaoyan. Design and Analysis of Integrated Heat Transfer Test Facility for Gas-Cooled Microreactor Core Components[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(S1): 131-136. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0131

气冷微堆堆芯组件传热综合试验台架设计与研究分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.S1.0131
基金项目: 中核集团集中研发项目“气冷微堆型号研发”课题(KY19105-203)
详细信息
    作者简介:

    薛艳芳(1984—),女,博士,高级工程师,现主要从事核反应堆热工水力方面研究工作,E-mail: xueyanfang199@163.com

  • 中图分类号: TL48

Design and Analysis of Integrated Heat Transfer Test Facility for Gas-Cooled Microreactor Core Components

  • 摘要: 针对气冷微堆堆芯组件传热综合试验需求,开展了试验台架的详细设计与分析工作。研究内容涵盖试验台架设计原则、关键参数确定、试验段结构设计及启动过程优化等方面。采用数值模拟与预分析方法,对试验台架启动过程及试验段设计方案进行了系统研究。结果表明:试验台架启动过程控制合理,试验段结构设计满足技术要求,可实现氦气风机入口温度50℃、堆芯入口温度489℃、堆芯出口温度750℃的设计指标,并保持试验回路入口氦气压力稳定在1.6 MPa。石墨温度的初步试验结果与模拟结果对比显示良好的一致性,验证了计算模型的可靠性。研究结果不仅为气冷微堆堆芯组件传热综合试验提供了可行的验证试验平台,也为后续高温氦气设备部件的研发验证奠定了重要基础。

     

  • 图  1  试验台架系统回路流程示意图

    1—抽真空系统;2—主氦风机;3—电预热器;4—试验段;5—空冷器;6—降压排气系统;7—充气加压系统。

    Figure  1.  Schematic Diagram of the Test Facility System Loop Process

    图  2  试验台架布置设计图

    Figure  2.  Layout Design of the Test Facility

    图  3  试验段结构示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of the Test Section Structure

    图  4  试验台架简化节点图

    Figure  4.  Simplified Nodal Diagram of the Test Facility

    图  5  试验台架启动回路温度曲线图

    Figure  5.  Temperature Profile of the Test Facility Startup Loop

    图  6  试验台架启动回路质量流量曲线

    Figure  6.  Flow Profile of the Test Facility Startup Loop

    图  7  试验台架启动回路压力曲线

    Figure  7.  Pressure Profile of the Test Facility Startup Loop

    图  8  旁路调节阀开度影响曲线

    Figure  8.  Influence Curve of Bypass Control Valve Opening

    图  9  试验段物理模型简化图

    Figure  9.  Simplified Diagram of the Test Section Physical Model

    图  10  试验段内部试验气速度云图

    Figure  10.  Velocity Cloud Map of Test Gas within the Test Section

    图  11  试验段内部试验气温度云图

    Figure  11.  Temperature Cloud Map of Test Gas within the Test Section

    图  12  石墨沿中心轴线处的温度变化

    Figure  12.  Graphite Temperature Variation along the Central Axis

    图  13  石墨温度的模拟值和试验值对比

    M1—试验段堆芯出口温度为300℃,系统功率为41 kW条件下的工况;M2—试验段堆芯出口温度为400℃,系统功率为82 kW条件下的工况。

    Figure  13.  Comparison between Simulated and Experimental Values of Graphite Temperature

    表  1  试验台架主要技术参数

    Table  1.   Key Technical Parameters of the Test Facility

    技术指标数值及描述
    试验工质氦气
    燃料组件材料等静压石墨
    燃料组件结构六边形棱柱状
    试验系统设计压力/MPa3.0
    试验台架设计温度/℃550
    试验系统设计流量/(kg·s−1)1.2
    电预热器功率/kW520
    主氦风机额定转速/(r·min−1)43000
    主氦风机电机功率/kW200
    主氦风机额定流量/(kg·s−1)1.2
    主氦风机进口工作温度/℃50
    主氦风机压升/kPa200
    空冷器换热量/MW1.4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-02-19
  • 修回日期:  2025-03-12
  • 刊出日期:  2025-07-09

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