模擬核熱耦合的實驗系統(tǒng)自然循環(huán)研究.pdf

1、自然循環(huán)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、固有安全性較好、噪聲水平較低等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。同時，反應(yīng)性反饋會對功率產(chǎn)生影響，并導(dǎo)致熱工水力參數(shù)的改變。因此，針對自然循環(huán)條件下核熱耦合的研究會對未來反應(yīng)堆的設(shè)計、安全運行等諸多方面有重要意義。
　　本論文對穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)自然循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了計算及理論分析。將加熱段分為單相加熱段，欠熱沸騰段，飽和沸騰段，并以分相流為數(shù)學(xué)模型。利用典型的點堆中子動力學(xué)模型來計算功率，通過分析評價不同參數(shù)如燃料、冷卻劑溫度及

2、空泡份額的變化對反應(yīng)性造成的影響來建立熱工參數(shù)與堆芯反應(yīng)性之間的耦合關(guān)系。編程選用MATLAB軟件，自主編制開發(fā)穩(wěn)態(tài)自然循環(huán)程序，不考慮核熱耦合瞬態(tài)程序及考慮核熱耦合瞬態(tài)程序，對所得結(jié)果進(jìn)行分析，并用RELAP5/MOD3.4進(jìn)行驗證。
　　結(jié)果表明，在其他參數(shù)不變的情況下，穩(wěn)態(tài)自然循環(huán)回路流量隨著加熱功率或系統(tǒng)壓力的增加而先增加，達(dá)到某個最大值后開始減小。冷卻劑入口過冷度增加或加熱段管徑減小會使自然循環(huán)穩(wěn)態(tài)流量減小。減小加熱功率

3、，增大系統(tǒng)壓力，增加加熱段管徑對流量漂移有抑制作用。
　　不考慮核熱耦合的自然循環(huán)系統(tǒng)，在功率突然提高的情況下，增大系統(tǒng)壓力，選用更大直徑的回路管，更長的上升段，都可以系統(tǒng)不易發(fā)生流動不穩(wěn)定。過冷度與不穩(wěn)定性的相互關(guān)系呈非線性，入口過冷度只有在某一范圍時才會出現(xiàn)流動不穩(wěn)定。功率或流量增大，流量脈動的頻率也會升高。
　　考慮核熱耦合的瞬態(tài)自然循環(huán)，在功率擾動的情況下，只考慮燃料反饋和只考慮冷卻劑反饋，系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)定所需的時間

4、更短，波動的幅度也較不考慮耦合時小，只考慮空泡反饋會使系統(tǒng)稍微不穩(wěn)定，綜合而言，考慮核熱耦合會增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。增大燃料反饋系數(shù)、冷卻劑反饋系數(shù)和空泡反饋系數(shù)的絕對值會使反應(yīng)性、功率變化的幅度增大。功率擾動、負(fù)荷改變、誤引入較小反應(yīng)性時，核反饋可以使自然循環(huán)系統(tǒng)在可接受的波動范圍內(nèi)穩(wěn)定運行，反應(yīng)堆的運行具有一定程度的負(fù)荷跟隨和自穩(wěn)性能。用RELAP5軟件所得結(jié)果與MATLAB編程結(jié)果進(jìn)行比較，表明編程結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性與合理性，并得到了