摘要：当板状燃料元件由于辐照发生肿胀变形或者堆芯内部的材料碎片流入流道时,可能会发生冷却剂通道进口堵流事故。采用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+,在板状燃料进口堵流50%事故下对冷却剂单通道和冷却剂并联多通道进行了稳态数值模拟,得到堵流事故下冷却剂的温度场与速度场。结果表明,进口堵流事故发生后,冷却剂在堵块的后方产生回流形成漩涡区域,漩涡区中心点冷却剂速度最低,温度最高。最高温度未超过冷却剂饱和沸腾点,符合热工设计准则。

摘要：压水堆高压安注条件下冷热流体混合会导致承压热冲击现象,影响压力容器的使用寿命。本文基于ROCOM实验装置的实验数据,使用CFD方法对高压安注条件下有密度差的冷热流体混合现象进行了模拟,并对模拟结果进行了验证与分析。结果表明,在冷管段和下降段环腔中流体混合的主导因素分别为强迫流动混合和浮升力驱动混合。在仅有1条冷管段注入的情况下,进入下腔室的流体会再次回流至环腔,从而对冷却剂的混合特性产生影响。

摘要：基于欧拉-拉格朗日方法,结合壁面液膜模型,模拟圆管环状流中的液滴与连续气相的相互作用、液滴在壁面处的沉积与夹带、液膜的沸腾与蒸发等关键物理现象。通过与瑞典皇家理工学院的环状流实验结果比较,评价欧拉-拉格朗日方法对环状流的预测精度。比较结果表明,数值模拟得到的液膜质量流量与实验测量结果吻合良好,证明所采用欧拉-拉格朗日方法及本构模型能够较准确地模拟环状流动。

摘要：对3×3布置压水堆堆芯燃料棒束内冷却剂湍流流场进行模拟,选取ANSYS CFX软件中SST、SSG-RSM、BSL-RSM以及ω-RSM等湍流模型进行稳态模拟,通过与激光多普勒测速仪(LDV)实验数据对比,评价了以上各湍流模型的性能。结果表明,BSL-RSM和SSG-RSM模型的模拟结果与实验结果吻合较好,但在湍流脉动的预测上仍有一定误差。

摘要：在子通道雷诺数为6600、13200、26400和39600下,使用粒子成像测速仪对5×5棒束分流型交混翼定位格架下游横向和纵向流动进行测量。平均速度和湍流脉动速度均方根的实验结果最大不确定度低于1%的主流平均速度。格架下游二次流结构经历了交混翼脱落涡结构耗散、剪切产生双涡结构、双涡结构向单涡结构的转变及单涡结构沿程衰减过程,横向平均速度和湍流脉动速度均方根沿程变化均受涡结构演进影响。格架近场湍流统计量迅速衰减;格架远场湍流统计量缓慢衰减,流动趋于光棒束充分发展流动。横向流动受雷诺数效应和格架交混效应共同影响。

摘要：钠冷快堆乏燃料组件在转运过程中会暴露在气体环境中,散热性能明显下降。为预测乏燃料组件在气体环境中的温度分布,特别是避免燃料组件包壳最高温度超过设计限值,本文建立了基于多表面封闭系统网络法的数值模型,以此为基础开发了数值分析程序。通过与37棒束模拟组件实验数据的对比,验证了程序的可靠性。通过与Manteufel-Todreas双层模型预测结果的比较,证明了程序更具有保守性。另外,比较了均匀与非均匀加热两种情况下的温度分布,分析了加热功率、表面发射率对温度的影响。

摘要：作为第四代核能系统中唯一的水冷反应堆,超临界水冷堆(SCWR)具有系统简单、热效率高、经济和安全性好等优点.中国和欧盟联合发起了第七框架研究计划国际合作项目"超临界水冷堆燃料性能验证实验(Supercritical Water-cooled Reactor Fuel Qualification Test, SCWR-FQT)",该实验将对超临界水环境下的小型燃料组件进行性能测试,为实验回路进行设计、分析和验证,并为其设计分析和安全许可申请提供支持.本文从计算流体力学、子通道、系统安全角度出发,对整个系统进行多尺度的热工水力安全分析.本文还对子通道程序COBRA和系统程序ATHLET中的传热模型、摩擦阻力模型和湍流交混模型等进行了修改,使其适用于超临界水冷堆模拟.另外,本文通过交换堆芯出口压力、冷却剂进口温度、堆芯进口冷却剂流量、活性区的产热和摩擦因子等参数实现程序耦合,以得到更为精细的热工水力行为.结果表明,修改过后的程序适用于超临界水回路瞬态分析,现有的安全系统设计可保证组件实验段在事故情况下得到有效冷却. CFD计算结果表明,绕丝对棒束流体传热有较大影响;子通道结果表明角通道堵塞条件下包壳温度最高.同时,计算也证实了多尺度耦合程序可精准预测事故进程和参数分布.

摘要：为研究压水反应堆燃料组件棒束通道内的两相分布规律,设计并制造了适用于棒束通道的丝网传感器模块,开展了5×5棒束通道内空气-水泡状流的空泡分布测量实验,分析了棒束通道内空泡份额的分布规律及气泡尺寸对空泡分布的影响。实验结果表明,发生横升力方向反转的小气泡在壁面附近聚集、大尺寸气泡则聚集在子通道中心;常温常压下发生横升力方向反转的临界气泡直径在4~6 mm之间,证明了横升力模型在棒束通道中的适用性。

摘要：为了研究锆-4在冷却水中的骤冷行为与沸腾传热特性,本文采用可视化方法,并测量了锆-4在骤冷过程中的温度变化。基于一维导热反问题求解,计算得到锆-4表面的热流密度和温度。在骤冷过程中锆-4会依次经历膜态沸腾、过渡沸腾、核态沸腾以及单相对流换热4个阶段,并且分析了轴向高度和冷却水过冷度对骤冷行为以及沸腾传热的影响。结果表明,随着过冷度的增大,骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大,并且核态沸腾与过渡沸腾传热受加热表面局部特性影响显著,并建立了锆-4表面最小膜态沸腾温度的关系式,对反应堆的安全分析具有重要的意义。

摘要：铁铬铝作为事故容错燃料包壳的主要候选材料,能够抑制反应堆在严重事故下产氢释能的风险,提高反应堆的事故耐受能力。本文基于可视化方法研究了不同粗糙度的铁铬铝在骤冷过程中沸腾传热行为,通过一维导热反问题求解计算铁铬铝的表面热流密度和温度,分析了液体过冷度和粗糙度对铁铬铝骤冷行为的影响。研究结果表明随着过冷度的增大,铁铬铝的骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大。铁铬铝表面的膜态沸腾换热与粗糙度无关,最小膜态沸腾温度受表面亲水性影响显著。