液態(tài)金屬冷卻快堆系統(tǒng)核熱耦合分析技術的研究.pdf

1、為了精確把握堆芯三維動態(tài)特性及核反應堆系統(tǒng)瞬態(tài)工況下的安全特性，十分必要采用三維中子物理程序與熱工水力學程序耦合計算的方式，對快堆的核熱耦合作用較為劇烈、功率分布變化明顯的瞬態(tài)過程進行分析。本文主要研究了基于三維核熱耦合的液態(tài)金屬冷卻快堆系統(tǒng)分析技術，其中包括快堆系統(tǒng)分析技術、三維中子動力學方程的求解技術和快堆三維中子物理與熱工水力耦合技術。在這些技術的基礎上，分別開發(fā)了快堆系統(tǒng)分析程序、三維中子物理程序和快堆三維核熱耦合程序。

2、　　首先，本文研究了快堆系統(tǒng)分析技術。對適用于快堆系統(tǒng)分析的物理模型進行研究，開發(fā)出了適用于鈉冷快堆的系統(tǒng)分析程序。研究了適用于鉛冷快堆的冷卻劑物性參數(shù)、流動換熱關系式，并且在鈉冷快堆系統(tǒng)分析程序現(xiàn)有模型的基礎上，通過整合相關模型和數(shù)值計算方法，開發(fā)出了適用于鉛冷快堆的系統(tǒng)分析程序。利用鈉冷快堆系統(tǒng)分析程序?qū)γ绹鳨BR-Ⅱ快堆的無保護失流事故和無保護失熱阱事故進行計算分析，計算結果與實驗數(shù)據(jù)符合較好，驗證了程序的有效性和EBR-Ⅱ快堆的

3、固有安全性。之后，利用鉛冷快堆系統(tǒng)分析程序?qū)VBR75/100的穩(wěn)態(tài)工況、升降功率工況和事故工況進行計算分析，驗證了程序的有效性。
　　其次，本文研究了三維中子動力學方程的求解技術。提出了高階節(jié)塊展開法，用于求解六角形坐標系下的三維中子擴散方程，提高了空間離散的計算精度。之后，采用對角隱式龍格庫塔法作為求解六角形坐標系下中子動力學方程的時間離散方法，提高了時間離散的計算精度。在此方法的基礎上，分別開發(fā)了三維穩(wěn)態(tài)中子物理程序和三維

4、中子動力學程序，并利用相應的穩(wěn)態(tài)基準題和瞬態(tài)基準題驗證了程序的準確性。
　　最后，研究了快堆三維中子物理與熱工水力耦合技術，其中包括適用于快堆的穩(wěn)態(tài)核熱耦合技術和瞬態(tài)核熱耦合技術。在穩(wěn)態(tài)耦合方法中，系統(tǒng)分析程序和中子物理程序依次計算并且互相傳遞數(shù)據(jù)，通過多次迭代計算得到三維功率分布和熱工水力參數(shù)。在瞬態(tài)耦合方法中，耦合形式選擇一次通過式的內(nèi)耦合，物理與熱工水力計算不進行迭代。在時間離散方面，本文研究了一種改進的半隱式耦合格式。在時

5、間步進控制方面，采用多級時間步長策略，中子物理程序和熱工水力程序采用不同的時間步長?；诒疚难芯康暮藷狁詈戏椒ǎ捎媚K化耦合的方式實現(xiàn)三維中子物理程序與快堆系統(tǒng)分析程序的耦合，開發(fā)出快堆三維核熱耦合系統(tǒng)分析程序。利用VVER440基準題對核熱耦合機理進行了驗證，計算結果與參考解符合的較好，驗證了核熱耦合方法的有效性和三維瞬態(tài)物理程序的準確性。然后，利用所開發(fā)的程序?qū)NR控制棒失控提出事故進行計算，計算結果與參考解符合較好，驗證了程序