鉛合金冷卻反應(yīng)堆非能動余熱排出系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、鉛合金冷卻反應(yīng)堆具有良好的中子學(xué)性能、熱工水力學(xué)性能和固有安全特性，是未來先進(jìn)反應(yīng)堆的重要發(fā)展方向。事故余熱排出系統(tǒng)作為反應(yīng)堆的專設(shè)安全設(shè)施之一，它的設(shè)計和研究，對提高反應(yīng)堆的固有安全性具有重要的意義。通過調(diào)研國內(nèi)外非能動余熱排出系統(tǒng)研究工作，提出了一種適用于鉛合金冷卻反應(yīng)堆的非能動事故余熱排出系統(tǒng)設(shè)計方案，并利用CFD軟件對其工作能力進(jìn)行了評估和分析。
　　 鉛合金冷卻反應(yīng)堆非能動余熱排出系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮了其可行性、可靠性和

2、經(jīng)濟(jì)性。在非能動余熱排出系統(tǒng)的設(shè)計中，以反應(yīng)堆容器壁面溫度最低為目標(biāo)，利用CFD數(shù)值求解耦合經(jīng)驗公式的手段，對系統(tǒng)方案中的空氣管道結(jié)構(gòu)和煙囪尺寸進(jìn)行了優(yōu)化。計算結(jié)果給出系統(tǒng)的建議最優(yōu)方案是:由四套冷卻通道組成，每一套通道由安裝在反應(yīng)堆容器外側(cè)的圓柱形熱隔離層、U型空氣管道、反應(yīng)堆廠房外的煙囪和連接管道等組成;煙囪高度存在極小值，U型空氣管道的直徑和數(shù)目存在一組極值。
　　 基于目前設(shè)計的最優(yōu)方案，評估其余熱排出能力，并分析反應(yīng)堆

3、容器尺寸變化對其性能的影響。結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠排出的最大余熱為0.28MW;反應(yīng)堆容器壁面溫度隨主容器高度的降低或直徑的減小而升高。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上，對中國鉛基研究反應(yīng)堆（CLEAR-Ⅰ）建立了相應(yīng)的非能動余熱排出系統(tǒng)的物理模型。為驗證系統(tǒng)設(shè)計的合理性和可行性，用Fluent程序?qū)θ珡S斷電此類典型事故和系統(tǒng)的冗余度進(jìn)行了瞬態(tài)計算和分析。結(jié)果表明，在發(fā)生全廠斷電事故時，不依賴外部電源，僅依靠非能動余熱排出系統(tǒng)即能有效排