超臨界水堆流動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算方法研究.pdf

1、超臨界水冷堆(SCWR)是最有應(yīng)用前景的第四代反應(yīng)堆之一。由于超臨界水具有良好的傳熱性能，因此，超臨界水堆受到廣泛的關(guān)注。CSR1000是中國自主提出的超臨界水冷堆，其設(shè)計(jì)主要借鑒于超臨界水冷堆。目前，超臨界水冷堆在程序計(jì)算、實(shí)驗(yàn)研究和理論分析方面均有所進(jìn)展。研究堆芯穩(wěn)定特性，對(duì)CSR1000的發(fā)展具有重要的意義。
　　研究采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)和基于系統(tǒng)響應(yīng)矩陣法的直接求解的手段來分析CSR1000堆芯的穩(wěn)定性。在直接求解分

2、析中，采用系統(tǒng)響應(yīng)矩陣的方法進(jìn)行是一種一維分析技術(shù)，堆芯穩(wěn)定性求解域被離散成若干線性元素。具體來說，守恒微分方程被分解為每個(gè)元素的本構(gòu)方程，同時(shí)采用衰減比來表示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，采用計(jì)算流體力學(xué)的方法來分析堆芯的穩(wěn)定性。堆芯建模為一個(gè)三維模型，通過CFD中的湍流模型（k-ε和k-ω）進(jìn)行求解。采用CFD的方法，可以得到更多的關(guān)于堆芯穩(wěn)定性的信息，但是對(duì)計(jì)算機(jī)要求更高。
　　當(dāng)CSR1000處于正常運(yùn)行工況時(shí)，一旦堆芯衰減率大于0

3、.4191時(shí)，其堆芯就會(huì)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。以上所有的研究模型表明，系統(tǒng)穩(wěn)定性受關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)影響強(qiáng)烈。在加壓階段，當(dāng)壓力達(dá)到12MPa時(shí)，系統(tǒng)開始出現(xiàn)不穩(wěn)定性;與平均通道相比，最熱通道更容易發(fā)生不穩(wěn)定性;壓力與系統(tǒng)穩(wěn)定性呈正相關(guān);通過入口增加孔縫，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。堆芯系統(tǒng)穩(wěn)定性的結(jié)果與網(wǎng)格尺寸的大小相關(guān)。由于溫度的變化，在距離堆芯出口0.4米的位置，冷卻劑熱物性發(fā)生5％的變化;在冷卻劑通道1.5米-2.0米的范圍內(nèi)，由于二次流現(xiàn)象，