《核反应堆热工水力学》第5部分(稳态工况下反应堆流体力学分析)6.pptVIP

6.4单通道模型的反应堆稳态热工设计冷却剂进口温度入口温度的约束关系（载热方程）入口温度影响平均温度主泵唧送功率冷却剂流量*5.5.2MDNBRDNBR概念MDNBR（z）曲线绘制方法*6.5子通道分析模型子通道方法子通道模型考虑相邻通道冷却剂之间在流动过程中存在着横向的质量、能量和动量的交换。适用于开式组件堆芯设计基本概念通道通道之间相互关系6.5子通道分析模型冷却剂的交混造成如下效果：A.使各子通道内冷却剂的温度趋于均匀，从而使热通道内冷却剂的比焓和温度比无交混时有所降低；B.与之相应，燃料元件温度和包壳热点温度也会有所下降；C.在水堆中，提高临界热流密度和CHFR。所有这些都有利于提高反应堆的安全性和经济性。第6章堆芯稳态热工水力设计5)主要内容要点5)4)1)2)3)6.1稳态热工设计概述6.2堆芯热工设计参量的分析6.3堆内功率分布不均匀性问题6.4单通道模型的反应堆稳态热工设计6.5子通道分析模型6.6核反应堆热工参量的选择6.1稳态热工设计概述稳态热工设计的范围和任务：（1）确定反应堆所应发出的总热功率；（2）确定反应堆的主要热工流体力学参量；（3）确定堆芯慢化剂和燃料的比例、堆芯结构、燃料元件的尺寸和栅格布置等；（4）进行稳态热工流体力学计算，计算出堆芯在整个寿期内是否能够达到额定功率，确定旁通流量，提出是否要进行堆芯入口处安装节流装置；（5）对已经确定了的反应堆和一回路系统在运行中可预期的瞬态和事故工况进行分析计算，为反应堆保护系统提出各种动作的整定值。6.1稳态热工设计概述堆芯稳态热工设计步骤：（1）根据基本性能要求确定设计指导思想；（2）确定热工设计准则；（3）提出对一回路冷却剂的温度要求；（4）确定整个核动力装置的净热效率，反应堆输出的热功率；（5）确定基本的燃料栅格。（6）选择压力、流量和进出口温度等热工参量；（7）计算出工程热通道因子和冷却剂的旁通流量；（8）进行热工稳态计算，给出冷却剂焓场（温度场）和燃料及包壳的温度分布等；（9）进行热工瞬态性能分析。6.1稳态热工设计概述热工设计和其它专业的关系：（1）热工设计与堆物理设计的关系；（2）热工设计与回路设计的关系；（3）热工设计与堆内结构设计的关系；（4）热工设计与燃料元件设计的关系。6.1稳态热工设计概述热工设计准则定义：为确保反应堆运行安全可靠，预先规定了反应堆冷却系统在热工设计时必须遵守的要求热工设计的依据、反应堆系统设计的原始条件之一、运行规程的边界条件范围：热工设计准则的适用性、发展性和保守性6.1稳态热工设计概述反应堆热工设计的目的在稳态运行、动态变工况以及可预期事故工况下，确保反应堆的安全性保证可靠连续堆芯冷却限制稳态运行、动态变工况以及可预期事故工况下燃料包壳破损极限气密性丧失缺陷=0.2%燃料与冷却剂直接接触=0.02%6.1稳态热工设计概述热工水力设计准则燃料元件表面不允许发生沸腾临界DNBR=计算值或实验值/当地热负荷MDNBR正常运行和预期事故条件下，MDNBR=1.3∈0.95;额定功率运行时，MDNBR=1.9；偏离额定功率运行，MDNBR=1.3；反应堆运行功率超过35%，MDNBR=1.18；6.1稳态热工设计概述热工水力设计准则燃料芯块最高温度应低于芯块熔化温度不同类型燃料要求不同UO2陶瓷型燃料熔点2805±15℃UO2陶瓷型燃料熔点受UO比、燃耗以及杂质影响反应堆燃耗深度条件下，2650℃左右T0介于2200-2450℃之间保守估计1800℃6.1稳态热工设计概述热工水力设计准则堆芯流量限制基本原则：保证保守性，安全性冷却流量不小于设计最小值冷却流量不大于最大设计值传热分析取其最小值应力计算选择最大值6.1稳态热工设计概述热工水力设计准则流动不稳定性准则近期反应堆设计允许堆芯内出现沸腾某些通道甚至允许发生容积沸腾不允许所有通道都发生容积沸腾限制容积沸腾采用限制堆芯出口平均温度限制(15℃)限制流动不稳定性限制堆芯最热通道含气率5%6.1稳态热工设计概述热工水力设计准则包壳工作温度限制一般压水反应堆使用Zr-4合金（Sn,Fe,Cr,Ni,Nb）Zr-4或Zr-2合金的吸氢脆化现象限制包壳材料的表面温度350℃（田湾352℃）限制包壳材料的整体温度6.1稳态热工设计概述反应堆冷却系统的安全要求和可靠性要求安全：影响到运行人员和周围居民生命和健康的较大事故可靠性：不影响运行人员和周围居民生命和健康的