Porous Structure Analysis of Large-Scale Randomly Packed Pebble Bed in High Temperature Gas-Cooled Reactor

摘要

A three-dimensional pebble bed corresponding to the randomly packed bed in the heat transfer test facility built for the High Temperature Reactor Pebble bed Modules (HTR-PM) in Shandong Shidaowan is simulated via discrete element method. Based on the simulation, we make a detailed analysis on the packing structure of the pebble bed from several aspects, such as transverse section image, longitudinal section image, radial and axial porosity distributions, two-dimensional porosity distribution and coordination number distribution. The calculation results show that radial distribution of porosity is uniform in the center and oscillates near the wall; axial distribution of porosity oscillates near the bottom and linearly varies along height due to effect of gravity; the average coordination number is about seven and equals to the maximum coordination number frequency. The fully established three-dimensional packing structure analysis of the pebble bed in this work is of fundamental significance to understand the flow and heat transfer characteristics throughout the pebble- bed type structure.%Im Rahmen der vorgestellten Untersuchung wird ein dreidimensionaler ungleichmäßig gepackter Kugelhaufen simuliert, der die Testanlage zur Wärmeübertragung für die in Bau befindlichen Hochtemperaturreaktormodul-reaktoren Shandong Shidaowan darstellt. Die Analyse umfasst verschiedene Aspekte der Struktur des Kugelhaufens wie z.B. radiale und axiale Porösität des Kugelhaufens, sowie Querschnitts- und Längsschnittverteilung von Porösität und Kugeln. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass in radialer Richtung im Wesentlichen eine gleichmäßige Porösität vorliegt, mit Schwankungen im Wandbereich. In axialer Richtung ergeben sich im unteren Bereich des Kugelhaufens Schwankungen und die Porösität variiert aufgrund des Schwerkrafteinflusses mit der Höhe des Kugelhaufens. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind von wesentlicher, grundlegender Bedeutung, um die thermohydrauli-schen Vorgänge in einem Kugelhaufen zu verstehen und weiter zu analysieren.