超臨界水堆流動穩(wěn)定性計算方法研究.pdf

1、超臨界水冷堆(SCWR)是最有應用前景的第四代反應堆之一。由于超臨界水具有良好的傳熱性能，因此，超臨界水堆受到廣泛的關注。CSR1000是中國自主提出的超臨界水冷堆，其設計主要借鑒于超臨界水冷堆。目前，超臨界水冷堆在程序計算、實驗研究和理論分析方面均有所進展。研究堆芯穩(wěn)定特性，對CSR1000的發(fā)展具有重要的意義。
　　研究采用計算流體力學(CFD)和基于系統(tǒng)響應矩陣法的直接求解的手段來分析CSR1000堆芯的穩(wěn)定性。在直接求解分

2、析中，采用系統(tǒng)響應矩陣的方法進行是一種一維分析技術，堆芯穩(wěn)定性求解域被離散成若干線性元素。具體來說，守恒微分方程被分解為每個元素的本構方程，同時采用衰減比來表示系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，采用計算流體力學的方法來分析堆芯的穩(wěn)定性。堆芯建模為一個三維模型，通過CFD中的湍流模型（k-ε和k-ω）進行求解。采用CFD的方法，可以得到更多的關于堆芯穩(wěn)定性的信息，但是對計算機要求更高。
　　當CSR1000處于正常運行工況時，一旦堆芯衰減率大于0

3、.4191時，其堆芯就會處于不穩(wěn)定狀態(tài)。以上所有的研究模型表明，系統(tǒng)穩(wěn)定性受關鍵運行參數(shù)影響強烈。在加壓階段，當壓力達到12MPa時，系統(tǒng)開始出現(xiàn)不穩(wěn)定性;與平均通道相比，最熱通道更容易發(fā)生不穩(wěn)定性;壓力與系統(tǒng)穩(wěn)定性呈正相關;通過入口增加孔縫，有助于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。堆芯系統(tǒng)穩(wěn)定性的結(jié)果與網(wǎng)格尺寸的大小相關。由于溫度的變化，在距離堆芯出口0.4米的位置，冷卻劑熱物性發(fā)生5％的變化;在冷卻劑通道1.5米-2.0米的范圍內(nèi)，由于二次流現(xiàn)象，