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《反应堆稳态热工子通道分析方法的基本原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、‘第卷第期核动力工程,年月,赶反应堆稳态热工子通道分析方法的基本原理孙启才本文介绍反应堆稳态热工设计中采用的子通道分析方法的发展及特点、与过去的单通道分析、、、方法的不同点子通道的划分与计算步骤的配合基本方程计算方法及所需的计算和实验数据等条件,另外也简要地叙述了计算中可能会遇到的一些问题。、一子通道分析方法的发展及特点概说,,在前些年的核动力反应堆热工设计中采用了单通道分析方法即把各个燃料元件冷却、、,流道看作是封闭的孤立的与相邻平行冷却剂流道是互不关联的因而认为相邻平行流道、,流体间横向不存在质量能量
2、和动量的交换常将三者的效应统称为交混效应因此在,热工设计时只需计算堆芯中最热的燃料元件冷却流道和燃料元件上最热的局部点的热工参。,数如果这些热工参数能满足堆热工设计准则中提出的要求就能保证堆芯其余部分燃料元件。、的安全这种方法对当时燃料元件组件存在盒壁及缺乏设计建造和运行经验的情况下是。,合适的在近期的动力堆热工设计中一方面由于堆芯燃料组件大多采用无盒壁的结构形式,常称开式栅格各个相邻组件间以及同一组件内部相邻平行流道的流体间横向都存在着质、,量能量和动量的交换再用上述单通道分析方法已不太合适了另一方面近
3、年来由于堆设、、、,计建造运行经验的积累以及测量仪表实验技术和计算技术的发展为更精细地进行堆。,热工设计计算提供了现实可能性因此近年来不再保守地采用单通道分析方法而广泛地发。展了子通道分析方法,、所谓子通道分析方法就是认为相邻平行冷却剂通道是互相关联的沿着整个堆芯高度上、。相邻平行通道的冷却剂间发生着横向的质量能量和动量的交换由于这种横向交换的结卜动核力,,,果使各子通道内冷却剂的焙和质量流速沿轴向在变化因此降低了热管内流体的焙和温,,,度从而降低了燃料元件的温度特别在水堆中还可以提高临界热流密度和最小烧
4、毁比。,并最终提高了堆的安全性和经济性采用子通道分析方法时不能简单地只对热管和热点进,,,、行计算而必须对大量的子通道进行计算因而计算工作量较大而且还须在容量较大计,。算速度较快的计算机上进行计算费用也较大子通道的划分与计算步骤的配合。、子通道的划分方法要和计算步骤结合起来考虑为了解决子通道分得细计算精度高,,以改善反应堆的技术经济指标与计算工作量大计算费用大之间的矛盾通常在子通道总核动力工程第卷。划分方法与计算步骤上想办法一般有两种方案一种是以相邻的四根燃料棒或相邻的三,根燃料棒和一根控制棒套管所围成的
5、流道作为一个子通道但将整个堆芯按对称条件只计算。、,其部分子通道例如在几何形状对称功率分布对称和邻通道对称的情况下就可以根据、,。轴对称和度对角线对称只计算堆芯中的子通道另一种是把计算过程分两步。,,或三步走第一步是堆芯整体分析堆芯中每个燃料元件组件作为一个子通道计算每个组,,件在轴向各个步长节点上的冷却剂焙和质量流速并找出热组件和热点所在的组件将求得。的热组件等在各步长节点上的热工参数作为信息贮存起来供第二步应用第二步是计算。热组件在轴向各步长节点上的热工参数第三步是计算热组件内各子通道轴向各步长节。,
6、,点上的热工参数根据具体情况也可将第二步和第三步合并直接将热组件内全部子通道。进行计算。图和图分别是正方形燃料组件和圆管形燃料组件的子通道划分示意图、入乙认‘认不入味日入声夕气夕义夕处夕父夕义夕国入‘么厂厂、厂、‘入义夕父夕、岁女砂义岁义夕夕认‘认厂、厂、芥入不认义父夕狡岁父夕父夕父岁甘不吸入厂、‘认‘、厂一飞石认义夕咬岁交岁阮岁义夕义少泞飞吓飞‘飞‘飞夕入产飞父夕父夕父少父少义义夕尸疙久石龙沐歹尧夕认‘飞义夕叱岁义少义岁义夕义夕图方形组件子通道示意图图圆管形组件子通道示意图流道划分线组件边框组件边框燃料
7、元件。——燃料元件——冷却剂流道——流道划分线——冷却剂流道。、二计算子通道内冷却剂特性的基本方程,、目前出现了许多不同的子通道分析模型和计算程序有稳态的动态的有用代数方程,、。表示的也有用差分微分和矩阵表示的它们之间的主要不同点是对相邻流道间的冷却剂横流交混处理原则和数学求解方法而共同点则在于都是联立求解各子通道的质量守恒、,能量守恒和动量守恒方程从而求得各子通道沿轴向不同高度上的冷却剂质量流速和烙等热,。,工参数进而计算燃料元件在不同高度上的温度在设计水堆时还要计算燃料元件的临界。热流密度和最小烧毁比
8、,,为了说明问题下面仅以一个子通道及其邻通道秃为例用代数方程形式写出轴向第、。‘步长的冷却剂质量守恒能量守恒和动量守恒方程质量守恒方程,,。、如图所示在轴向步长流入子通道的冷却剂流量砰约减去横流到邻通道第期友应堆稳态热工子通道分析方法的基本原理怠万泞,‘,,的流量兄刁牙’约后就等于流出步长的流量砰用式表示为,、,一刁才‘二,。二‘平乙万,,上式中下角标表示第个邻通道表示邻通道。,,翩尚舔总数另外若横流量由子通道壳流向则才砰盯一
