基于CFD 的气冷微堆堆芯与非能动余热排出系统一体化数值分析

• 作者: 黄政 张朔婷 董建华 王贺南 刘国明 陈巧艳 堵树宏 中国核电工程有限公司反应堆工艺研究所
• 来源期刊: 原子能科学技术
• 关键词: 高温气冷堆 气冷微堆 非能动余热排出系统 COMSOL Multiphysics 自然循环
• 年，卷（期）: 2023,（06）
• 所属期刊栏目: 反应堆工程
• 页码范围: 132-142
• 页数: 11页
• 语种: 中文

摘要

为了在事故条件下导出气冷微堆堆芯余热，本文提出了一种非能动余热排出系统(简称余排系统)设计。余排系统的自然循环流动换热和反应堆堆芯的温度分布具有紧密的耦合反馈作用，对于事故条件下的余排系统换热性能和燃料最高温度有重要影响。本文基于COMSOL Multiphysics软件，针对棱柱型气冷微堆设计，开发了包含反应堆堆芯和余排系统的一体化流动传热计算模型，并与MHTGR基准题和方腔自然对流基准题开展了关键模型验证。利用该计算模型分别研究了正常运行稳态和失流未失压事故瞬态工况下的余排系统工作特性以及堆芯温度响应状态，评估了该系统对事故的缓解效果。计算结果表明，正常运行工况下，余排系统空气自然循环流动规则平稳，带热造成的热损耗水平可以接受，不会显著影响堆芯温度。在失流未失压事故工况下，余排系统早期换热功率较高，后期由于压力容器壁面温度的下降而逐渐降低。总体而言，该系统能有效导出堆芯热量，从而保证堆芯结构的完整性。本文建立的一体化CFD计算模型能用于气冷微堆余排系统的方案设计以及事故安全分析评价。