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铅铋快堆全堆芯三维热工水力特性分析程序CorTAF-LBE开发及应用

秋涵瑞 刘凯 黎素芬 蔡幸福 王明军 田文喜 苏光辉

秋涵瑞, 刘凯, 黎素芬, 蔡幸福, 王明军, 田文喜, 苏光辉. 铅铋快堆全堆芯三维热工水力特性分析程序CorTAF-LBE开发及应用[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.05.0203
引用本文: 秋涵瑞, 刘凯, 黎素芬, 蔡幸福, 王明军, 田文喜, 苏光辉. 铅铋快堆全堆芯三维热工水力特性分析程序CorTAF-LBE开发及应用[J]. 核动力工程. doi: 10.13832/j.jnpe.2025.05.0203

铅铋快堆全堆芯三维热工水力特性分析程序CorTAF-LBE开发及应用

doi: 10.13832/j.jnpe.2025.05.0203
基金项目: 铅铋堆堆芯流道内固体颗粒迁徙机理及对其热工安全特性影响研究(124B2105)
  • 摘要: 铅铋快堆(LFR)采用高沸点和化学性质稳定的铅铋合金为反应堆冷却剂,具有中子学特性好、自然循环能力强等突出安全优势,是国际第四代核能系统论坛(GIF)选出优先研发的代表性堆型之一。铅铋快堆堆芯内燃料组件数量繁多、几何结构复杂,若直接采用传统计算流体动力学方法(CFD)对全堆芯建立精细几何、生成控制体网格并进行模拟,将导致巨大的计算资源消耗。西安交通大学核反应堆热工水力研究室(NuTHeL)基于开源CFD平台开发了适用多种堆型、具备子通道级分辨率的核反应堆全堆芯三维热工水力分析程序CorTAF系列。其中,CorTAF-LBE面向铅铋快堆堆芯结构特点作出针对性改进,能够在有限计算资源条件下实现燃料棒和冷却剂间流动换热特性的高保真耦合求解,从而准确获取堆芯内复杂工况下关键热工水力参数,为反应堆结构优化设计与安全裕度评估提供有效支撑。NuTHeL基于实验和国际基准题开展了大量程序验证和模型完善优化工作,使CorTAF-LBE能实现多种事故条件下的堆芯运行安全分析,并满足多系统间跨尺度耦合计算需求:通过植入堵流计算模块,揭示了局部堵塞诱发的温度场非均匀分布特性,评估了盒间流对堵流热堆积的缓解作用;阐明了不同停堆阶段上腔室内热分层瞬态演化规律、关键部位表面热应力精细分布及其对结构完整性影响。本文介绍了CorTAF-LBE的基本原理、程序框架及典型应用,总结了团队前期的研究成果,并对未来工作进行了展望。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-05-08
  • 录用日期:  2025-06-12
  • 修回日期:  2025-06-09
  • 网络出版日期:  2025-06-12

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