第五章 反应堆稳态热工设计原理

1、 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.5单通道模型反应堆热工设计的一般步骤 2 计算平均管冷却剂的比焓场hf,m(z hf,m(zè 3 计算平均管的各类压降 平均管冷却剂焓值 + ps àr，m à各类压降: pf,m; pa,m; pin,m; pex,m; pg,m; pel,m; 41 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.5单通道模型反应堆热工设计的一般步骤 4 计算热管的有效驱动压头 平均管压降à热管压降à热管有效驱动压头 迭代法à热管质

2、量流密度Gh 5 计算热管冷却剂的焓场 hf,h(zè 其中 但计算时不用引用3和4项 来进行估算 42 21 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.5单通道模型反应堆热工设计的一般步骤 6 计算最小DNBR (1 有了冷却剂的质量流速和焓场分布à àDNBR(z, MDNBR 7 计算燃料元件的温度 主要计算t0,max; tcs,max; tcs,maxà生产堆中定为热工设计准则； 元件轴向释热量分布不能用某一简单的函数表示à物理计算的功率分布也不 是连续函数à 离散的分步长功率平均值的分

3、布/节点上功率值的分布 à热工 计算是离散化的计算, 且每一步长内释热量为常数； 分段多少按工程上的精度而定 43 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.6子通道模型概述 Ø 子通道模型： 相邻通道间存在横向动量、质量和热量交换，又常称交混； 交混à通道质量沿轴向变化à焓和温度比没有交混时下降àtcs¯ à水 堆中有利于提高qw，安全性和经剂性； 但需要对大量的子通道进行计算à工作量大，费用高； 44 22 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工

4、设计原理 5.6子通道模型概述 Ø 横向交混机理： 相邻平行通道冷却剂横向流动交混机理： ü 1 质量交换: 粒子（原子、分子）扩散，机械部件引起湍流扩散，grad p à 强迫对流，grad T à自然对流以及相变； ü 2 动量交换：转向叉流，湍流交混à自然、强迫湍流交混 (无净质量流； 通道尺寸形状偏差、功率分布差异、进口压力分布不均è径向压力梯度è 有净横流：转向叉流； 流体脉动时的自然涡团扩散à自然湍流；流道中的机械装置à强迫湍流交 混； ü 3 热量/能量交换：流体粒子扩散

5、、流体粒子之间直接接触时导热以及不同 温度流体间对流和辐射 45 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.6子通道模型概述 不同堆中横向交混与燃料元件及冷却剂通道结构有关； 燃料组件轴向存在定位架时à四种交混形式: ü 光棒区的交混(自然湍流交混、转向叉流：属于自然交混类型，属 自然交混类型； ü 定位架处交混(流动散射、流动后掠，属强迫交混类型; 子通道的划分是人为的； 子通道模型目的: 使热工计算更精确 à 提高反应堆经以经济性 划分太粗à不精确；太细à计算量大； 46 23 核反应堆热工水

6、力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.6子通道模型概述 子通道三种划分方法: 1 将整个堆芯按形状、功率分布对称情况，只取部分子通道进行计 算à如对堆内1/8子通道同时进行计算； 2 把计算分两步； a.按燃料组件划分子通道à找出最热燃料组件； b.计算最热燃料组件中的子通道à最热子通道àto,max和MDNBR； 3 组合子通道分析法，对子通道的划分更灵活 47 核反应堆热工水力学 deqichen321 第五章 反应堆稳态热工设计原理 5.6子通道模型概述 很多子通道计算模型/计算程序； Ø 不同点： 横流混合（交混）的处理；经验公式与数据选取；完善程度，数学上的处理方 法； Ø 相同： 通过求解子通道各守恒方程à先计算冷却剂G(z和h(z à找出最热通道à燃料 元件温度场，中芯最高温度，MDNBR(水堆；