铅铋冷却快堆单盒组件堵流事故分析研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文铅铋冷却快堆单盒组件堵流事故分析研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：龚昊共天核能科学与工程汪建业研究员赵柱民研究员二。一四年四月二十五日UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationforMaster’Sdegree1一AnalysisofBlockageAccidentForSingleAssemblyofLBE--cooledFastReactorAuthor’SName：HaoGongSpeciality：NuclearEnergyScie

2、nceandEngineeringSupervisor：Finishedtime：ProfessorJianyeWangProfe}ssorZhuminZhaoApril25，2014中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：囊爨。签字日期：和必』!墨里中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权

3、拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。，讼开口保密(年)作者签名：．．叁一量导师签名：签字日期：≥壁f望!。￡!篮摘要第四代核能系统是为了提高核电经济性、安全性、防扩散性而提出的新一代核能系统。铅(铋)冷快堆作为第四代核能系统的六种候选

4、堆型之一，具有良好的发展前景，铅冷快堆已经逐渐成为了未来先进反应堆的一个重要发展方向。铅铋合金具有良好的中子学性能、热工水力学性能和固有安全特性，但是由于铅铋堆内铅铋的运行温度较高，铅铋冷却剂对反应堆材料包壳与结构材料具有腐蚀性，这一点是制约铅铋冷却快堆发展的主要因素之一。铅铋的腐蚀产物在燃料组件内积聚后容易在局部形成冷却剂流道面积的减小，产生堵流事故，这是铅铋合金冷却反应堆在设计和建造中必须考虑的重要安全问题，对堵流事故的分析是铅铋合金冷却反应堆安全分析中非常重要的一项内容。本文选取由FDS团队设计的热功率为10Mw的铅铋冷却快中子堆为

5、研究对象，利用商用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFD)软件ANSYSCFX，对铅铋冷却快堆单盒组件的堵流事故进行了模拟和分析，具体开展的研究工作如下：首先，基于CFX，针对本文研究的lOMW热功率铅铋冷却快堆单盒燃料组件建立了计算模型和堵流模型；其次，在考虑网格独立性、湍流模型等影响因素的基础上，对单盒组件的正常运行工况进行了模拟与分析，一定程度上证明了所建立模型的正确性；第三，对单盒组件的边角堵流和中心堵流进行了数值模拟计算。计算结果表明，棒束入口段和棒束中心段的堵流工况引起的燃料组件出口处的冷却

6、剂温升和燃料包壳最高温度随堵流面积的增大而增加，堵流面积越大，温升增加的越明显。相同面积的堵流工况下，边角堵流比中心堵流的情况更严重。堵流事故发生后，堵块后方会发生回流现象，回流区的大小随堵流面积的增加而增加。在不同轴向位置的堵流工况中，轴向位置x=O．5m处的堵流工况引起的包壳温度最高，在该位置的80％边角堵流工况下，局部包壳温度将超过包壳材料的熔点，组件内的部分燃料棒包壳会发生融化，燃料有裸露融化的可能性。关键词：铅铋冷却快堆、堵流事故、安全分析、计算流体力学I本论文工作得到中科院战略性科技先导专项“未来先进核裂变毹一ADS嬗变系统”

7、(编号：XDA03040000)和国家自然科学基金重大研究计划重点支持项目“加速器驱动次临界堆瞬态安全过程与影响机理研究”(编号91026004)的资助。AbstractThefourth—generationnuclearsystemsiSanewgenerationsystemaimingatimprovingtheeconomics，safety，proliferationresistanceofthenuclearsystem．Asoneofsixcandidatesforthegeneration—fourthnuclearre

8、actortype．1cad(1ead—bismuth)cooledfastreactorhasgoodprospectsfordevelopment，andhasgraduallybecom