一台一回路泵停运非对称工况下池式钠冷快堆三维瞬态热工水力特性研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:soboy1478
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一台一回路泵停运是双环路池式钠冷快堆运行期间可能发生的初因事件。在该事件的影响下,两个环路中的两台泵会进行不对称的惰转,且故障泵惰转结束后会发生特殊的返流现象。在一台泵停运的同时,可能伴随发生失去厂外电等不同的叠加工况。堆内特殊的流动特性以及复杂的叠加工况使得一回路钠池内出现特殊的三维非对称热工水力特性,进而导致堆内构件出现过大的温度梯度,以及由此产生过大的热应力,因此明确该复杂的瞬态热工水力分布对池式钠冷快堆的安全运行具有重要意义。池式快堆一回路主体部件均浸泡在钠池中,在一台泵停运工况下流道分布难以确定,且两台泵的惰转以及故障泵的返流使得堆内的流动分布更加复杂,与此同时还可能伴随其他事故工况的发生,使得堆内瞬态下的热工水力特性更加难以明确。该工况较为复杂,国内外对此的相关数值计算和实验研究开展较少,一台一回路泵停运非对称工况下池式钠冷快堆三维瞬态热工水力特性有待进一步阐明。本研究以中国实验快堆(CEFR)为研究对象,基于本研究团队的一回路钠池三维模型,采用计算软件FLUENT,模拟了 CEFR在一台一回路泵停运叠加失去厂外电工况下的瞬态三维热工水力行为。团队前期已充分验证模型合理性,并通过该模型完成部分工况的计算。本研究针对CEFR一台一回路泵停运叠加失去厂外电工况,进行模型的改进和优化,增加了关键的泵惰转模型,实现了不对称的惰转、返流过程,获得了瞬态进程下三维非对称热工水力分布以及关键运行参数的瞬态变化特性,同时与单环路排余热工况下的一台泵停运工况计算结果进行了对比。计算结果表明,在一台一回路泵停运叠加失去厂外电1500 s瞬态工况运行下,热钠池整体温度逐渐下降,冷钠池整体温度逐渐上升,热分层现象逐渐消失,堆内关键位置处正常环路侧整体温度会明显高于故障环路侧整体温度。关键运行参数中堆芯出口平均温度在600 s左右达到最低值约400.33℃,后期虽然出现一定的回升,但CEFR具备足够的设计裕量保证安全性,同样完全能够满足反应堆安全要求,钠池内的整体温度分布不会超出CEFR运行限值。在单环路排余热工况下,IHX冷却能力保证了堆内结构的安全性,与叠加失去厂外电工况相比,正常环路IHX出口温度不超过365℃,保证冷钠池支承结构不会出现较大的热冲击。该模拟计算结果可为CEFR在一台一回路泵停运非对称工况下的安全运行提供重要三维数值参考。
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