超臨界水堆核熱耦合及系統(tǒng)安全特性研究.pdf

1、超臨界水堆具有堆芯進出口溫差大、冷卻劑流量低和燃料棒間隙窄等特征，由此帶來強烈的物理-熱工反饋，以及比普通壓水堆更高的冷卻劑流量供應(yīng)要求，從而影響其系統(tǒng)安全特性。在本文中，選用日本SuperLWR為研究對象，開發(fā)了超臨界水堆核熱耦合分析程序與安全特性分析程序，展開了耦合特性分析及安全特性分析。在耦合特性分析中率先提出了超臨界窄縫效應(yīng)的概念，并且將核熱耦合引入超臨界水堆安全分析。
　　首先，進行了超臨界水堆穩(wěn)態(tài)核熱耦合特性分析，并結(jié)

2、合超臨界窄間隙和跨臨界的設(shè)計特征進行窄縫效應(yīng)研究:(1)對比了5％富集度的耦合計算結(jié)果與余弦曲線擬合軸向功率分布的非耦合計算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)物理熱工耦合導(dǎo)致內(nèi)、外組件堆芯功率峰值因子沿軸向發(fā)生明顯偏移，并且使得最高包殼溫度降低。(2)進行了耦合條件下不同燃料棒間隙下的流動換熱特性分析，發(fā)現(xiàn)燃料棒間隙減小，冷卻劑換熱系數(shù)明顯增加，而最高包殼溫度明顯降低，但是變化幅度均較非耦合計算結(jié)果小。研究了不同流量時燃料棒間隙最大允許值，為設(shè)計優(yōu)化提供理論參

3、考。
　　其次，進行了超臨界水堆瞬態(tài)耦合特性分析及滑壓啟動特性研究:(1)通過冷卻劑溫度升高瞬態(tài)及慢化劑溫度升高瞬態(tài)的特性分析，發(fā)現(xiàn)物理與熱工之間的耦合作用將導(dǎo)致堆芯功率隨時間明顯降低，其中冷卻劑通道入口溫度升高引起功率降低幅度最明顯。(2)通過堆芯功率升高瞬態(tài)的特性分析，發(fā)現(xiàn)冷卻劑溫度隨功率升高呈現(xiàn)升高趨勢，而物理熱工的反饋作用機制抑制了最高包殼溫度的升高幅度。(3)以滑壓啟動的功率上升過程為例，進行平均流量條件下不同組件的啟動

4、特性分析，提出堆芯組件冷卻劑流量分配方案和滑壓啟動曲線優(yōu)化方案。
　　最后，進行了超臨界水堆安全特性分析:(1)以主給水流量降低、溫度降低和壓力升高三種擾動為例，對比分析了不同擾動時控制參數(shù)及安全特性變化，發(fā)現(xiàn)主給水溫度降低與流量降低導(dǎo)致更加顯著的特性變化;(2)以5％流量喪失事件、單臺冷卻劑泵故障事件及喪失廠外電源事件為例，進行單通道安全特性分析及其敏感性分析，發(fā)現(xiàn)基于時空動力學(xué)耦合求解的最高包殼溫度始終低于點堆方程求解的最高包