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含弯曲棒的全长燃料棒束沸腾传热CFD计算分析

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核动力工程 2022年第6期43卷 43-50页

作者：任冰干富军杨萍上海核工程研究设计院有限公司上海200233

采用计算流体动力学(CFD)分析方法模拟了含一根弯曲燃料棒(简称“弯曲棒”)的5×5全长燃料棒束内的沸腾传热现象。基于欧拉两流体模型和改进的壁面沸腾模型进行计算,并基于压水堆子通道和棒束实验(PSBT)基准题中的试验数据对计算方法进... 详细信息

采用计算流体动力学(CFD)分析方法模拟了含一根弯曲燃料棒(简称“弯曲棒”)的5×5全长燃料棒束内的沸腾传热现象。基于欧拉两流体模型和改进的壁面沸腾模型进行计算,并基于压水堆子通道和棒束实验(PSBT)基准题中的试验数据对计算方法进行了验证,计算所得截面平均空泡份额与试验数据吻合良好,说明了现有计算方法的可靠性。基于计算结果考察了弯曲棒对棒束通道内流场、温度场、空泡份额等关键参数的影响。研究结果表明,弯曲棒的存在对截面横向流动、流体温度、空泡份额等均未产生显著影响,但弯曲棒表面温度增加,气泡也易发生聚集,增加了发生临界热流密度(CHF)的风险。

关键词：燃料棒束弯曲沸腾计算流体动力学(CFD)

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基于熵产分析的铅-铋冷却带绕丝燃料棒束热工水力特性研究

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核动力工程 2022年第S02期43卷 125-130页

作者：张冬张昊春王琦孙文博哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150000

为了从设计和运行的角度对铅-铋冷却快堆燃料组件的热工水力特性进行分析,基于有限体积法对铅-铋冷却的19根带有绕丝结构的燃料棒束进行数值模拟。对于不同质量流量、热功率下燃料组件流动及传热特性展开分析。并通过熵产分析方法,对不... 详细信息

为了从设计和运行的角度对铅-铋冷却快堆燃料组件的热工水力特性进行分析,基于有限体积法对铅-铋冷却的19根带有绕丝结构的燃料棒束进行数值模拟。对于不同质量流量、热功率下燃料组件流动及传热特性展开分析。并通过熵产分析方法,对不同工况下冷却剂熵产特性及热力学不可逆性进行研究。结果表明:二次流以及熵产分布在轴向上均呈现出周期性变化;入口速度是影响二次流以及熵产分布的主要因素;在保证结构安全的前提下,适当增加冷却剂流速有利于提高冷却剂的热经济性能。

关键词：铅-铋合金燃料棒束二次流熵产分析

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CiADS带绕丝燃料棒束通道横流特性

原子核物理评论 2022年第2期39卷 258-265页

作者：何明翰范大军李荣杰李显文范旭凯姚存峰顾龙中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与核技术学院北京100049 先进能源科学与技术广东省实验室广东惠州516000 兰州大学核科学与核技术学院兰州730000

CiADS次临界反应堆采用铅铋作为冷却剂,使用绕丝定位的闭式燃料组件。螺旋绕丝能够使流动工质发生横向交混,增强不同子通道间的动量交换。本工作使用ANSYS ICEM和STAR-CCM+软件划分了结构化网格和多面体网格,对CiADS燃料棒束通道横流特... 详细信息

CiADS次临界反应堆采用铅铋作为冷却剂,使用绕丝定位的闭式燃料组件。螺旋绕丝能够使流动工质发生横向交混,增强不同子通道间的动量交换。本工作使用ANSYS ICEM和STAR-CCM+软件划分了结构化网格和多面体网格,对CiADS燃料棒束通道横流特性进行研究,分析了结构化网格与非结构化网格对流动特性的影响。结果显示:相比于非结构化网格,结构化网格的子通道间横流量计算结果更接近LES的结果;结构化网格得到的摩擦因子系数与UCTD公式预测值最为接近,多面体网格的结果比经验公式的预测值小。同时,本研究对现有横流特性经验公式进行了改进,可更准确地预测带绕丝燃料棒束横流特性。上述研究成果提供了子通道程序优化的新思路,同时可为CiADS燃料组件热工水力设计与分析提供参考。

关键词： CiADS 快堆绕丝燃料棒束横流特性

关于核电站燃料棒束临界热流密度研究中一些问题的讨论

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核动力工程 1989年第3期10卷 65-69页

作者：叶树荣西南反应堆工程研究设计院

本文分析了定位格架对临界热流密度(CHF)影响的机理,讨论了如何判断定位格架热工性能的好坏;对我院已做过的几种带不同定位格架的核电站燃料棒束的 CHF 实验结果作了对比分析,并与国外最新的 CHF 经验公式作了对比。

关键词：临界热流密度核电站燃料棒束

重水堆核电站用CANDU-6型燃料棒束的制造工艺

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中国有色金属学报 2004年第F01期14卷 301-305页

作者：李冠兴马文军张杰中国核工业集团公司二二厂包头014035

介绍了我国第一条重水堆核电站用CANDU6燃料棒束生产线———包头核燃料元件厂的建设历程和运行状况,描述了CANDU 6型燃料棒束的技术特征、制造工艺流程及主要工艺技术条件要求。

关键词：重水堆核电站 CANDU-6型燃料棒束制造工艺

冷却剂在含定位格架燃料棒束内的流动及其影响分析

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冷却剂在含定位格架燃料棒束内的流动及其影响分析

作者：马玉琢华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

压水堆核电厂通过冷却剂流经燃料组件进行热量交换将核裂变产生的能量带出堆芯,冷却剂与燃料组件的热工水力和结构形变特性直接关系到反应堆的安全和核电厂的效率,研究两者的特性及其相互影响作用具有重要意义。本文建立了 5X5含定位格... 详细信息

压水堆核电厂通过冷却剂流经燃料组件进行热量交换将核裂变产生的能量带出堆芯,冷却剂与燃料组件的热工水力和结构形变特性直接关系到反应堆的安全和核电厂的效率,研究两者的特性及其相互影响作用具有重要意义。本文建立了 5X5含定位格架燃料棒束和冷却剂流动的几何模型并划分高质量混合网格,通过模型模拟与实验结果的适应性验证,首先研究了冷却剂在正常运行工况和单流道阻塞工况下的流动特性,进而采用数值计算中的单向和双向多场耦合分析方法对冷却剂与含格架燃料棒束进行多场耦合模拟,分析研究冷却剂与燃料组件间的相互作用和影响,为堆芯的安全分析和燃料组件的优化设计提供参考。研究结果表明,在正常运行工况下定位格架中的搅混翼片、条带弹簧和刚性突起等结构通过扰动冷却剂使棒束通道间形成横向流动,并在定位格架下游形成沿对角线流动的绕流,显著增强了冷却剂与燃料棒间的对流换热。在单流道阻塞工况下冷却剂被阻塞子通道局部流速降低致使对流换热效率下降、燃料棒温度升高,热工裕量减小,但最高温度仍低于饱和温度约34.3K。根据单向热流固耦合分析的结果,定位格架的存在使冷却剂流动不均匀分布,棒束受迫产生的形变也呈现出不均匀的特性,冷却剂横向流动与燃料棒热应力使棒束发生形变,最大形变量级为数百微米。通过对比单向热流固耦合与双向多场耦合条件的模拟结果,冷却剂的平均温度、峰值温度和二次流速度及燃料棒束的形变量均小于单向分析中的结果,多场耦合分析更贴近于堆内冷却剂和燃料棒束的实际情况,可以避免对流动和增强换热过于乐观的估计,在两种条件下棒束均能保持原本结构的稳定。研究结果为开展更贴近真实情况的仿真和多物理场耦合模拟提供了实现方法和相关数据,具有一定的参考意义。

关键词：定位格架反应堆冷却剂燃料棒束多场耦合

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水在5×5燃料棒束内流动传热特性数值研究

水在5×5燃料棒束内流动传热特性数值研究

作者：尹茜大连理工大学

学位级别：硕士

中国土地辽阔,能源储备高,但是分布不均衡,能源利用率低,消耗速度快,能源危机日益严峻。因此,发展新能源技术迫在眉睫。核能作为人类历史上的重大发现,是一种可持续发展能源,也是人类最具希望的未来能源之一。如今,利用核能发电是最常... 详细信息

中国土地辽阔,能源储备高,但是分布不均衡,能源利用率低,消耗速度快,能源危机日益严峻。因此,发展新能源技术迫在眉睫。核能作为人类历史上的重大发现,是一种可持续发展能源,也是人类最具希望的未来能源之一。如今,利用核能发电是最常见的核能使用方式,故关注核电站的发展变得很有必要。燃料组件在核电站组成中占据十分重要的位置,它的性能好坏会影响核电站运行是否安全可靠、是否经济适用。近年来,人们追求开发使用寿命长,燃烧消耗少,热工性能高的新型燃料组件。所以对燃料棒束间流场的研究十分有意义。本文利用商业计算软件FLUENT对水在不带定位格架和带有定位格架的5×5燃料棒束间的流动传热情况进行数值分析,通过对比利用不同湍流模型计算燃料棒束间水的速度变化,温度变化和压力变化,与实验数据进行比较,确定SST k-ω湍流模型为最佳计算模型。模拟计算水在有无定位格架的棒束通道间的流动情况,结果表明:无格架通道中,横向速度几乎为0,轴向速度呈抛物线状规律分布;有格架通道中,定位格架使水产生横向速度,形成二次涡流,促进更多的流体与燃料棒束接触,中和棒束表面较高的热量,降低棒束表面温度,加快温度的传递,提高均匀性,进而提高安全性。定位格架下游轴向速度分布更均匀。搅混叶片的扰流作用是产生横向速度的主要原因,刚突和弹簧会使轴向速度发生变化,并产生比搅混叶片大得多的阻力。当距离一定、格架数量一定时,格架间距越小,出口温度越低;格架使流体降低的最大温度与格架间距不是线性关系;压降与定位格架间距无关,与定位格架数量有关。

关键词：燃料棒束定位格架流动传热数值研究

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含定位格架燃料棒束热流固耦合分析

含定位格架燃料棒束热流固耦合分析

加拿大原子能有限公司的Canflex燃料棒束测试进展顺利

北京力学会第二十五届学术年会

作者：马玉琢黄美华北电力大学

压水堆燃料组件是由燃料棒束、多层定位格架、导向管及上下管座等组成的,其热工和结构特性直接关系到反应堆的安全。本文通过数值模拟的方式,基于冷却剂在5X5含定位格架燃料棒束通道内流动的分布结果,采用单向热流固耦合分析了燃料棒束... 详细信息

压水堆燃料组件是由燃料棒束、多层定位格架、导向管及上下管座等组成的,其热工和结构特性直接关系到反应堆的安全。本文通过数值模拟的方式,基于冷却剂在5X5含定位格架燃料棒束通道内流动的分布结果,采用单向热流固耦合分析了燃料棒束的热工水力特性和结构形变特性,为燃料组件的安全分析和结构优化提供参考。

关键词：燃料棒束定位格架热流固耦合数值模拟

来源： cnki会议评论

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国外核新闻 2000年第4期 20-20页