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池式堆自然循环流动不稳定性研究
摘要
在环境和资源的双重压力下,为优化我国的能源结构,中核集团于2017年11月发
布了其自主研发的400MW低温供热堆“燕龙”(DHR-400),为区域供热提供了新方
案。目前,核能供热已成为趋势。DHR-400作为一种深水池式低温供热堆,在发生失
水或全厂断电等事故时,一回路主泵将停止运行,水池内自然循环瓣阀开启,形成深
水池内的自然循环。与传统反应堆自然循环系统不同,DHR-400的堆芯完全浸没在池
水中,处于低压环境,且缺少稳压器结构,更容易发生流动不稳定性。因此有必要开
展池式堆内自然循环流动不稳定性研究。
在综合考虑了池式自然循环实验装置的阻力特性和程序节点划分的合理性后,利
用系统分析程序对实验装置进行建模,并将计算结果与实验数据对比。结果显示,对
于流动稳定工况,参数的最大误差为11.8%;对于流动不稳定性工况,最大误差为
14.3%,均在合理范围内,验证了该程序的可行性。随后,采用该程序对P=0.34MPa,
T=339.15K,H=3.75m工况下的流动不稳定性现象进行模拟。计算结果表明:随着加
in
热功率的增加,系统内依次出现不同类型的流动不稳定性:由过冷沸腾和闪蒸共同主
导的流动不稳定性、间歇沸腾流动不稳定性,以及由饱和沸腾和闪蒸共同主导的流动
不稳定性。
本文最后还研究了不同参数对池式堆自然循环流动不稳定性的影响。通过对比分
析得出以下结论:通过提高系统压力,改变流体物性,可以抑制自然循环回路中的沸
腾和闪蒸作用;增大加热段流通面积使加热段阻力减小,会导致流量均值以及幅值增
加,但这种趋势会在高功率工况下趋于饱和;增大入口段阻力系数会增强加热段内的
沸腾作用,但引入的阻力会使流量振荡幅值降低,增大了系统的稳定性;提高加热段
入口流体温度会增强加热段内的沸腾作用,加剧流动不稳定性,但随着加热段入口温
度的增加,流动不稳定性趋于剧烈的程度达到饱和;提高自然循环高度增加了回路中
的两相段长度,使流量振荡均值与幅值增大的趋势在高功率下受到抑制。利用系统分
析程序开展池式堆流动不稳定性研究,有助于深入理解其内在机理及影响规律,为深
水池式核供热堆的设计优化和安全性评价提供参考。
关键词:池式堆;流动不稳定性;系统分析程序;自然循环;敏感性分析
池式堆自然循环流动不稳定性研究
ABSTRACT
Underthedualpressureofenvironmentandresources,inordertooptimizetheenergy
structureofourcountry.InNovember2017,ChinaNationalNuclearCorporation(CNNC)
releaseditsself-developed400MWlow-temperatureheatingreactorYanlong(DHR-400),
whichprovidesanewsolutionforregionalheating.Atpresent,nuclearheatinghasbecomea
trend.DHR-400isadeeppooltypelowtemperatureheatingreactor.Intheeventoflossof
waterorpowerfailureofthewholeplant,themainpumpoftheprimarycircuitwillstoprunning,
andthenaturalcirculationvalveinthepoolwillbeopenedtoformanaturalcirculationinthe
deepwaterpool.Differentfromthetraditionalreactornaturalcirculationsy