含绕丝燃料组件阻力特性初步实验研究

摘要

铅铋合金因具有良好的中子性能与传热性能，成为加速器驱动次临界系统ADS(A(-)ccelerator D(-)river S(-)ub-critical System)冷却剂兼散裂靶的首选材料，铅铋反应堆也成为第四代反应堆的主要发展堆型。燃料组件是反应堆的核心部件，其性能直接影响到反应堆的安全性、经济性与可靠性。为了把燃料组件内的燃料棒沿径向分隔开来，通常有两种基本设计方案可供选择，即定位格架隔离定位与金属绕丝隔离定位，目前国际上的大多数铅基反应堆采用金属绕丝这种定位隔离方式，此种结构的燃料组件最大的特点在于其在元件棒外壁采用绕丝缠绕固定，取代了传统的格架定位，由此导致了其与传统燃料组件截然不同的阻力特性，实验研究是掌握其阻力特性的有效方法。
　　本文在调研国际上燃料组件阻力特性实验研究现状的基础上，结合FDS团队设计的10MW的自然循环铅铋冷却反应堆的热工水力设计验证需求，参考其反应堆的燃料组件方案，设计了一条实验流量可达130m3/h(对应雷诺数约43500)的水回路，对10MW自然循环铅铋冷却反应堆用燃料组件的阻力特性进行了水介质中的实验研究;同时在KYLIN-Ⅱ铅铋热工实验回路中进行了铅铋介质中的实验研究，铅铋回路最大流量为6.3m3/h（对应雷诺数约9700）。
　　通过实验给出了适用于含绕丝燃料组件在水和铅铋介质中的摩擦因子的计算关系式，并将实验结果与Rehme关系式和Novendstern关系式两个计算绕丝棒束摩擦因子的经典关系式的计算结果进行了比较，水介质中实验结果与Rehme关系式、Novendstern关系式计算结果的相对偏差分别为0.014与0.007，铅铋介质中实验结果与Rehme关系式、Novendstern关系式计算结果的相对偏差分别为0.009与0.001。本文开展的含绕丝燃料组件阻力特性的初步实验研究，为10MW自然循环铅铋冷却反应堆的热工水力设计验证提供了参考。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 核能发展概况

1．1．1 核能发展中核废料的处理问题

1．1．2 加速器驱动的次临界系统(ADS)

1．1．3 中国铅基合金冷却反应堆

1．2 核反应堆燃料组件阻力特性研究概况

1．2．1 核反应堆燃料组件

1．2．2 燃料组件阻力特性研究的必要性

1．2．3 燃料组件阻力特性研究现状

1．3 论文研究的目标和意义

1．4 论文的主要内容与结构

第二章 燃料组件流动阻力特性与分析方法

2．1 燃料组件流动阻力特性介绍

2．1．1 单相流体的流动压降

2．1．2 燃料组件流动阻力特性

2．2 燃料组件流动阻力特性理论分析方法

2．3 燃料组件流动阻力特性实验原理及研究方法

2．3．1 实验原理

2．3．2 实验实施方法

2．4 含绕丝燃料组件结构参数

第三章 含绕丝燃料组件水介质中的阻力特性实验研究

3．1 实验参数

3．2 实验回路设计研制

3．3 实验结果及分析

3．4 本章小结

第四章 含绕丝燃料组件LBE介质中的阻力特性实验研究

4．1 实验参数

4．2 实验装置

4．3 实验结果及分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

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