小型核反应堆非对称运行数值分析

摘要

在海洋条件下核动力装置的运行工况改变频繁，运行过程中很可能会出现各种异常工况，异常工况下的运行对反应堆中子动力学行为和热工安全有很大影响。为了确保船用核动力装置的生命力及人员的安全，在一定的措施和条件下，维持核动力装置在异常工况下的运行显得极为重要。因此，需要对船用核反应堆在异常工况下的运行问题开展相关的研究工作。
　　本文对小型核反应堆异常工况下的运行特性进行了热工水力计算和数值模拟研究。利用RELAP5程序分析了反应堆两环路流量、温度不对称以及单环路运行时主回路及二回路系统的运行情况。结果表明两环路流量相差越多，系统或设备的运行状态出现的波动越强烈。给水减少时还可能会引起蒸汽发生器的循环流量出现周期性波动，影响到反应堆的安全运行。对被隔离环路的状态应该密切关注，防止其压力超压对设备造成损坏。总之，对于非对称条件下的运行，要注意反应堆功率的调节、稳压器电加热元件的投入以及蒸汽发生器水位、压力的变化等。
　　对于非对称运行工况时反应堆压力容器内流场、温度场的模拟，CFX的计算结果表明非对称条件对压力容器内冷却剂的交混、堆芯入口处流量及温度的分布影响较大。正常工况时堆芯入口流量分配的不均匀性在±5％以内，而当两主冷却剂泵速度相差50%或75%时则达到了±8%。压力容器入口的流量相差越多，堆芯各通道的流量值偏离平均流量的程度越严重。压力容器入口温度非对称时主冷却剂在下腔室内的交混不够充分，堆芯入口处温度的分布不均匀且局部温差较大。受冷却剂温差影响，堆芯入口处流量分配的不均匀性在±6%以内。单环路运行工况下堆芯入口处流量分配的不均匀性进一步加剧，达到了±9%。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 非对称运行研究现状

1.3 论文研究内容

第2章 计算方法与计算模型

2.1 计算方法

2.2 RELAP5计算模型的建立

2.3 压力容器CFD建模

2.4 压力容器三维流场特性分析

2.5 本章小结

第3章 环路流量非对称运行特性分析

3.1 环路流量非对称运行安全限制

3.2 一泵全速一泵异速运行特性

3.3 一泵半速一泵异速运行特性

3.4 双环路主泵异速运行流场分析

3.5 本章小结

第4章 环路温差非对称运行特性分析

4.1 环路侧漏水下的运行分析

4.2 二回路给水设备故障下的运行分析

4.3 环路温差非对称流场分析

4.4 本章小结

第5章 单环路运行特性分析

5.1 单环路运行工况

5.2 单环路运行分析

5.3 单环路运行流场分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢