板狀燃料組件堵流事故數(shù)值分析.pdf

1、板狀燃料元件構(gòu)成的組件因具有結(jié)構(gòu)緊湊,燃料芯體溫度低,較高的換熱效率和較深的燃耗等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在一體化反應(yīng)堆和實(shí)驗(yàn)用研究堆中。在某些事故工況下,譬如由于燃料元件的輻照腫脹、堆內(nèi)材料碎片或異物隨冷卻劑循環(huán)流入堆芯,就可能引發(fā)冷卻劑流道堵塞事故。該事故將造成燃料板失冷,板溫升高,可能導(dǎo)致局部冷卻劑蒸干,威脅燃料包殼的完整性,甚至可能造成放射性外泄,引發(fā)嚴(yán)重事故后果。
　　以往對于板狀燃料組件堵流事故的研究主要局限在采用一維系統(tǒng)分析

2、程序和二維空間CFD模擬計(jì)算的層面上,本文則采用CFD技術(shù)對板狀燃料組件進(jìn)口、中部、出口以及不同堵塞程度等9種堵流事故工況進(jìn)行了三維空間的流固耦合數(shù)值模擬,計(jì)算了事故后三個(gè)流道內(nèi)冷卻劑流場以及包括燃料板及其包殼在內(nèi)的整個(gè)計(jì)算域溫度場的瞬態(tài)變化過程。結(jié)果表明,9種不同堵塞工況在具體的流場、溫度場分布及變化上各不相同,但其間也存在著一些共性:堵流事故發(fā)生后,三個(gè)流道內(nèi)冷卻劑流量將迅速重新分配,并引起燃料板包殼外表面熱流量的再分配,從而使得堵

3、塞通道內(nèi)部的溫度場和流場都發(fā)生了劇烈變化。但在采用“面堵塞”方式的前提下,無論何種堵塞工況均沒有發(fā)生冷卻劑飽和沸騰現(xiàn)象。燃料板上最高溫度點(diǎn)會從其幾何對稱中心位置向堵塞流道一側(cè)發(fā)生偏移,但沒有出現(xiàn)堵塞流道內(nèi)部冷卻劑溫度高于燃料板的所謂“反傳熱”現(xiàn)象。同時(shí)對緊鄰堵塞流道一側(cè)燃料板包殼上的最高溫度區(qū)域給予了關(guān)注,其形狀和位置會因不同堵塞工況而異。
　　本文所獲得的計(jì)算結(jié)果對于今后進(jìn)一步研究堵流事故具有重要的指導(dǎo)意義,可供板狀燃料反應(yīng)堆的