10 MW级液态燃料熔盐堆堆芯流量分配优化设计研究

作     者：胡思勤 田健 周翀 邹杨 余笑寒 HU Siqin;TIAN Jian;ZHOU Chong;ZOU Yang;YU Xiaohan

作者机构：中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《核技术》 (Nuclear Techniques)

年 卷 期：2022年第45卷第11期

页      面：78-86页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0827[工学-核科学与技术] 082701[工学-核能科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国科学院青年创新促进会(No.2018301)资助 

主　　题：液态燃料熔盐堆 流量分配 结构优化 下腔室结构 计算流体力学 

摘      要：液态燃料熔盐堆的堆芯流量分配设计是其热工水力设计中的重要一环,目的是实现堆芯流量分布与功率分布的匹配,消除堆芯内的热点,而堆芯的水力结构设计对堆芯流量分配起着决定性作用。本研究建立了液态燃料熔盐堆的1/12堆芯模型,使用ANSYS FLUENT16.0软件进行了三维流场数值模拟,通过调节上腔室高度、下降环腔宽度、下腔室结构和流量分配装置进行优化,最终实现堆芯流量分布与功率分布的匹配。结果表明:增加上腔室高度可以平衡内外通道的流量分布差异,改善流量分布均匀性;增加下降环腔宽度可以减缓环腔出口处的下腔室涡流,同时展平流量分布,使流量与功率更好的匹配;增设导流围筒的圆柱型下腔室结构可以更好的抑制下腔室涡流,同时使流量分布更趋于平缓。基于上述分析,最终确定了最优的半椭球型上腔室高度、下降环腔宽度、下腔室几何结构与尺寸等参数,并设置倾斜非均匀孔径分布的导流围筒。以上结果对液态燃料熔盐堆的工程优化设计具有参考价值。