摘要：在子通道分析中,湍流交混是冷却剂通道间横向交混的重要组成部分,是由于流体脉动时自然涡团扩散引起的非定向交混。湍流交混的强弱程度将影响通道的局部热工参数,从而影响临界热流密度的预测,是反应堆热工水力设计与分析重点关注的对象。本文针对湍流交混的相关研究进行了综述,包括机理与模型、湍流交混系数、实验方法、计算流体动力学(CFD)方法和子通道软件中的模型等,可作为自主化燃料组件设计和自主化子通道分析软件开发的参考。

摘要：以有序堆积球床结构为对象建立数值计算模型,应用CFD方法对球床的单相流动阻力进行计算,并通过与两套有序球床的阻力实验进行比较,在不同流动介质、工况及排列方式下验证CFD方法在单相床层阻力计算方面的适应性。验证结果表明,针对球床结构中单相孔隙流动,CFD方法的计算结果能够较真实的反映球床流动阻力特性,并在一定工况范围内具有较好的计算精度。通过数值计算的结果分别拟合得到单相水和过热蒸汽的阻力关系式,为球床堆芯的水力学设计提供参考。

摘要：对不同规模的有序堆积球床结构进行建模,并使用计算流体力学(CFD)方法对球床孔隙通道内的单相流动进行数值模拟。球床结构的孔隙区域采用混合网格划分策略,球床的计算规模达到11层,共141个颗粒,能够较真实地反映较大规模球床内部的孔隙流动特性。同时考察了球床的规模大小对其孔隙流动以及床层流动压降的影响规律,获得不同径向规模体心堆积球床的阻力关系式。针对截面积较小的方形通道分析了边壁效应对孔隙流动的影响机理,并通过孔隙流道的沿程压降评估了球床入口/出口效应对床层阻力的影响范围。

摘要：“碳达峰、碳中和”目标的提出对我国未来能源体系发展具有深远影响。核能作为稳定的清洁能源,对于“碳达峰、碳中和”目标实现能够发挥更大作用,在发电、供热、制氢等领域均有着巨大的应用前景和需求。经过60余年发展,核能建立了完善的产业链,研发形成了“华龙一号”等具有完全自主知识产权的第三代大型商业压水堆核电技术品牌,研发了具有国际先进水平的多用途模块式小型堆“玲龙一号”,积极探索了钠冷快堆、超高温气冷堆、熔盐堆等第四代先进核能技术,持续开展聚变核能利用。同时我国核能发展也面临一些挑战,先进核能技术亟需突破。本文提出了先进核能技术的发展思路和路径,从在役核电厂智能化运行管理、三代核电批量化部署、固有安全快堆技术研发、积极研发满足高效制氢需求的超高温气冷堆、积极探索能够满足工业供热和平台供电的模块式小型堆技术、国内国际合作发展先进核能关键技术等6个方面进行了展望,为我国先进核能技术的发展给出了具体的研究目标与方向。

摘要：反应堆失水事故(LOCA)后下降段通道内形成的两相逆流状态极有可能引发汽-液逆向流动限制(CCFL),不利于应急冷却水顺利进入堆芯,极大影响了核反应堆系统的安全性能。本研究基于RELAP5程序采用Wallis溢流关系式对UPFT实验装置进行建模并计算LOCA喷放阶段的下降段注水行为;通过对比下腔室蓄水量、下降段内压力及破口处蒸汽流量瞬态变化以验证模型的有效性,并对下降段通道内汽相速度场、液相体积分数分布特性进行分析。结果表明,由于下降段通道结构的三维特征引起的流动不均匀性影响了汽-液CCFL特性,随着蒸汽流量增大,在破口环路与下降段连接区域的压力梯度与向上流速度梯度越大,较少节点的划分方法很难真实反映下降段通道局部区域内汽-液溢流关系;在靠近破口的环路内注入的冷却水更难到达下腔室,而在远离破口环路的冷却水容易进入到下腔室;过热的蒸汽在流动过程中被冷却水冷却发生凝结现象,导致出口蒸汽流量小于进口蒸汽流量,且随着进口蒸汽流量的增大,凝结效应则随之减小。本研究所建立的模型与方法能够适用于LOCA喷放阶段下降段通道内的汽-液CCFL预测。

摘要：针对氦-氙混合气体热物性参数的研究匮乏问题,对氦-氙混合气体的粘度进行了研究。基于双毛细管法设计实验装置,并考虑了修正项;采用氩气对实验装置进行标定后,测量了2种氦-氙混合气体(15、40 g/mol)在温度298.15~548.15 K、压力0.1~2.5 MPa下的动力粘度,并对测量结果进行了评价;为得到氦-氙混合气体高温下粘度,采用拟合粘度关系式的方法将粘度拟合值外推至温度为1273 K的粘度值。结果表明,本文实验结果与文献值符合较好;实验装置测量合成标准不确定度为3.88%,拟合值与文献值(实验值、计算值)的偏差较小。本研究为空间气冷堆设计和优化提供了基础热物性参数。

摘要：对较大气泡在静水中的水力学特性、气泡上升速度、气泡形状与曳力系数等进行研究。气泡的产生是通过将特定体积的气泡存放在倒置的球帽杯中,然后释放到静水中。气泡的运动特性通过高速摄像仪捕捉,气泡相关运动参数通过数字图像处理程序得到。实验得到不同尺寸气泡在静水中上升的特性,并将实验结果与现有的曳力模型进行比较,表明Tomiyama等关系式对于曳力以及气泡最终上升的预测比Ishii-Chawa模型好,较大气泡的形状具有一定的相似性。实验结果对存在较大气泡的两相流动特性以及相间交换特性有重要意义。

摘要：采用两相计算流体动力学(CFD)方法进行带7道格架的5×5棒束两相性能研究,其中结构搅混格架(MG)和跨间搅混格架(MSMG)交替布置,计算考虑汽泡合并与破裂、热量传递,但不考虑相间的质量传递。为选择合理的两相模型参数,首先以带2道格架(MG、MSMG)的AFA3G燃料组件5×5棒束架为研究对象,对最大气泡直径、汽泡合并破裂系数、非曳力模型及曳力模型、入口气泡直径、入口空泡份额分布等进行了敏感性及不确定性分析。此后采用该两相模型设置,针对带7道格架的AFA3G燃料组件进行了两相性能研究,计算结果显示格架间的各项参数不存在完全一致的周期性,但同种格架上游的空泡份额分布具有一定的相似性,因此用于两相性能评价可计算带2~3道格架的棒束,该研究可用于带格架棒束两相计算的模型设置与几何规模选择,为下一步采用两相CFD计算建立燃料组件热工水力性能评价准则奠定了基础。最后比较了AFA3G燃料组件及改进型燃料组件两种格架的空泡分布特性,并从提高燃料组件临界热流密度(CHF)特性的角度对其进行评价,获得与实验一致的结论,证明了评价方法的正确性。

摘要：使用氦氙混合气体作为冷却剂结合布雷顿热电转换系统的快中子增殖堆是未来空间核动力的发展趋势。为了提高系统效率、减小系统质量,许多学者开展了空间反应堆参数设计研究,但少有涉及氦氙冷却反应堆。本文的研究内容是小型氦氙冷却反应堆关键参数的设计。通过Fortran 95语言编程构建单通道、一次表面回热器等部件模型,建立热力系统程序。采用淹没次临界反应堆基本参数进行程序验证,并通过单个参数的敏感性分析来确定关键参数范围。结果表明:回热器对系统效率和系统质量的影响最大,压气机压比超过1.52之后再增大压比对系统质量的影响较小。本研究为小型氦氙冷却反应堆的设计提供了参考。

摘要：基于二阶Godunov方法对压水堆系统最佳估算分析程序RELAP5的一维硼追踪模型进行改进,在原有模型的基础上进一步考虑湍流扩散引起的质量扩散效应。采用经典的对流-扩散问题的精确解对改进模型进行验证;同时,对流速适用范围、节块划分对求解精度的影响进行敏感性分析。该方法能够较好地模拟低流速情况下的含硼溶液扩散过程,且能保证不同网格精度下的求解精度。