燃料元件模型(20091127)_12720670

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1、1.单参数模型dTfeP(t)Tfe−Tc(6-41)=−,dtMcτ4.9+冷却失效瞬变中的燃料包壳行为fefeτ=RMc,(6-42)（燃料元件瞬态模型）fefe(6-43)('')M=NHM+M,fefcl(6-44)''Mc+Mcffclclc=.fe''M+Mfcl(6-45)'('')τ=RMc+Mc,feffclcl'('')''(6-46)τ=McR+R+McR.ffgcclclc1.单参数模型(续)双参数燃料元件集总参数模型dTfeqt()TTfe−c在研究冷却故障瞬变(corecoolingfailure)时=−'dtMcτ(6-47)fefe，芯块和包壳材料不同，承受高温

2、能力差别很大。'''(6-48)M=M+M.fefcl因热流密度过高或冷却状况恶化造成放热系数单参数模型对于预测燃料元件平均温度特性有用。大幅度降低，燃料与冷却剂之间近乎绝热，这时单集总参数模型不再适用，燃料元件中热量再分布将引起包壳过热。关心包壳完整性，就必须将芯块和包壳分别处理。这就产生了双参数模型。稳态温度分布稳态温度分布燃料温度：2aTT=()rrdr燃料芯块半径a;fa2∫0(6-7)燃料包壳半径b；包壳温度：2bTT=()rrdr芯块包壳间气隙；clba22−∫a(6-17)燃料－包壳间线热阻(m℃/W)：2'111bb1R=++[ln()−]g22（6－22）822πππkahk

3、b−aa2fgcl包壳－冷却剂间线热阻：2'11bb1R=−[ln()]+c2222ππkbcl−aab2hc（6－24）12.双参数模型稳态温度分布将燃料芯块与包壳分开，分别以下脚标”f”、”cl”表示。dTf(t)M''cq=−'()tq()t(6-49)ffg1dtqT'=−()T（6－21）'fcldT!(t)R''cl'gMclclcq=−g()tqc()t(6-50)dt'1qT=−()clT（6－23）'cRcqt'()：燃料的线释热率；二者结合：'qtg()：从燃料向包壳单位长度传热率；'TT−qtc()：从包壳向冷却剂单位长度传热率。q'=fc（6－25）''R+Rcg2.双

4、参数模型(续)2.双参数模型(续)~''dTfq'(t)1~~为了消去qtg()、qtc()，将燃料和包壳能量平衡用稳态时关系近=−[Tf()t−Tcl()t](6-55)'dtMcτ似，即：ff1(6-56)'1dT!11qtgf()=−'[]TtTt!!()cl()cl=−[]TtTt!!()()−−[]TtTt!()(),Rfclclcg(6-51)dtττ23'1qtcc()=−'[]TtTt!l()c().τ=M'cR',Rc(6-52)1ffg(6-57)将以上2式代入(6－49)、(6－50)，有：τ=M'cR',(6-58)2clclg~()M'cdTft=q'()t−1[T~

5、()t−T~()t](6-53)''(6-59)ffdtR'fclτ3=MclclcRc.g~()'dTclt1~()~()1~()~()(6-54)Mc=[Tt−Tt]−[Tt−Tt],clcldtR'fclR'clc(6.55)、(6.56)的初始条件是：gc~()()('')'整理得：Tf0=Tc0+Rg+Rcq0(6-60)~()()''T0=T0+Rq.clcc0(6-61)(1).超功率瞬变(1).超功率瞬变(续)反应堆在一定功率水平运行了一段时间进入正周期，将此解代入(6-55)、(6-56)，得Af、Acl，于是简单假设功率变化呈如下形式：'t(6-62)⎛⎞11qtqe'()

6、=T[1++⎜⎟T]0⎝⎠ττ23T'tT(6-65)TtTfc()=+2'qe0⎛⎞111TMcff式中T为反应堆周期。若冷却剂温度保持常数，显然，在初始[1++++⎜⎟T]τττττ⎝⎠12323瞬态消失后，燃料与包壳温度二者的渐近状态与Exp()t成比例。T假定(6-55)、(6-56）的解有以下形式：1T2TtT!()=+qe'tT.tclc2'0TtTAe!()~+T(6-63)[1++++⎛⎞⎜⎟111TT]τ2Mcff(6-66)fcfτττττt⎝⎠12313TtTAe!()~+T(6-64)clccl这些解的特点取决于T与τ1τ2、τ3的相对大小。2(1).超功率瞬变(续)(

7、1).超功率瞬变(续)~'(a)对于慢的瞬变：Tcl(t)~Tc+Rcq'(t)(6-70)T比τ、τ、τ大很多，上述解简化为：123用更详细的差分法会发现，对于如此缓慢的功率数瞬变，温1't(6-67)度分布与稳态分布很接近（图6.6a）。TtT!()~++()ττqeTfc23'0Mcff(b)若T很小，如超临界暴走时那样，比、、小很多，Tτ1τ2τ3τ13τ't此时(6-65)、(6-66)