基于子通道程序的快堆换料过程堆芯热工计算

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ssbbe1
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为了满足国民经济对能源的需求,实现碳中和碳达峰目标,积极有序发展核能是当前中国的一项国策。为了保障核能安全,需要对反应堆堆芯在各种工况下进行热工安全分析,满足设计准则。快堆子通道分析程序是开展上述分析的一种重要技术手段。目前压水堆子通道程序相对成熟,由于钠冷快堆堆芯燃料组件的布置方式及冷却剂物性与压水堆差别较大,钠冷快堆的子通道程序需要进行专门的研发。国内外针对液态金属冷却快堆堆芯,开发了一系列的子通道分析程序,这些程序能在一定程度上满足堆芯热工分析的需求,但存在缺乏大量实验的验证,仍然处于完善阶段。不同的子通道计算模型除了在数学模型和求解方法上存在一些差异外,其在经验关系式的选取上也存在差异。因此需要进行大量的子通道程序的研究,完善程序的精准性。针对以上问题,自主研发了用于钠冷快堆热工水力计算的子通道分析程序SAC-SUB(System Analysis Code-Subchannel)。为了验证自主研发的快堆子通道分析程序的适用性与准确性,开展了美国橡树岭国家实验室FFM(2A)(Fuel Failure Mockup)实验基准题的计算与分析。分析了 FFM实验三个工况下子通道出口冷却剂的温度,利用SAC-SUB计算得到每个子通道出口处钠冷却剂的温度,通过与实验数据比较,冷却剂出口温度偏差在4℃以下,均在5%以内,两者符合较好,验证了程序的适用性与准确性。应用验证后的SAC-SUB子通道程序,开展了中国实验快堆堆芯从二氧化铀燃料转换成MOX燃料换料循环过程堆芯热工计算,计算得到了第一循环、第二循环、第三循环、第四循环及平衡态的重要热工水力参数,主要包括各流量区的最热燃料组件子通道出口平均温度、子通道最高钠温、包壳温升、膜温升、燃料温升、子通道出口平均温升、子通道最高钠温温升等。SAC-SUB子通道计算值与设计值相比,子通道出口平均温度最大偏差为1.56%,子通道最高钠温最大偏差为1.18%,满足与设计值的偏差不大于2%的要求;包壳温升最大偏差为7%,膜温升最大偏差为9.58%,燃料温升最大误差1.81%,满足与设计值的偏差在10%以下的要求。快堆子通道计算程序SAC-SUB可用于钠冷快堆的子通道热工计算,可为钠冷快堆今后的设计和研究以及钠冷快堆子通道程序的开发提供一定的理论分析工具。同时对中国实验快堆换料堆芯过程的热工计算结果,可为将来CEFR MOX燃料堆芯及其过渡过程堆芯安全分析提供一定的参考。
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