CEFR主容器内正弦三波激励下液面晃动响应

开发了一套可用于估算正弦三波激励下液面晃动对容器壁和顶盖冲击压力的工程方法,计算结果为中国实验快堆(CEFR)主容器及堆内构件的应力分析提供了重要的载荷输入。     

基于移动粒子法的快堆自由表面流体对容器顶盖冲击现象的数值模拟

快堆的主容器内存在自由表面流体，当发生长周期地震时，该流体的晃动有可能冲击到容器顶盖，对反应堆的安全造成威胁。文章引入移动粒子法——MPS方法来模拟流体的运动。在验证了该粒子法对于容器内自由表面晃动问题的准确性和有效性之后，进一步模拟了正弦三波激励下液面晃动对容器顶盖的冲击现象，得到的冲击压力可为容器结构完整性分析提供载荷。     

池式快堆主容器地震响应分析

试图对池式快堆结构作较大简化,使计算简图既能反应堆结构的动力特性,又能使计算简便可行。从而把一个复杂的结构用一个简单的弹簧－质量体系来近似地等效代替。引入容器的变形假设和确定的液动压力假设,应用虚位移原理可获得体系在水平地震作用下的运动方程,而后考察其地震动响应。     

快堆燃料组件抗震分析流体附加质量计算方法研究

浸没在液态钠中的快堆堆芯组件在地震作用下发生振动,可能导致组件结构损坏或堆芯结构变形,从而影响反应堆结构完整性和安全.流体使该振动表现为强烈的非线性,因此,研究地震引起的流固耦合效应对快堆抗震分析十分重要.本文主要研究流固耦合问题中附加质量的计算方法,该方法由Westergaard首先提出,是一种考虑水体对结构作用的简化动力学计算方法,它将动水压力等效成质量附加在结构上,质量等效原则自提出在各行业得到广泛应用,但缺乏详细理论推导.本文首先推导出附加质量公式,并对该公式进行有效性分析;接着对单根和两根组件用CASTEM在空气和水中进行建模;最后将频率、碰撞力分别与试验值比较.结果表明,计算值和试验值吻合.     

中国实验快堆热工流体现象多维度耦合分析方法研究

多维度耦合方法是将传统的一维反应堆热工流体力学程序与三维流体动力学分析软件通过一定的耦合方法有机的结合起来,实现反应堆局部复杂流体现象分析与系统计算的统一.本文根据中国实验快堆设计和运行经验,开发了基于RUBIN和FLUENT的耦合程序框架,通过对中国实验快堆满功率运行工况的测试计算,完成了对耦合程序的初步验证.     

中国实验快堆事故停堆后余热排放过程的数值模拟

分析了中国实验快堆事故停堆后余热的排放过程。对热钠池中的流动与传热采用多孔介质模型的全三维数值模拟,对堆芯支路、事故热交换冷却回路和空冷塔冷却支路采用一维系统分析程序进行数值模拟。通过三维部分和一维部分相互耦合,模拟了余热排放的瞬态过程,得到了堆芯出口温度、燃料元件包壳的最高温度、余热热交换器的余热排放功率等许多重要参数随时间的变化曲线,对中国实验快堆的安全设计有重要的参考价值     

快堆组件数值模拟研究

为详细研究快堆组件棒束中的流动换热特性,本工作采用Fluent程序对169棒束快堆燃料组件进行三维数值模拟。结果表明,在流量为10.92~18.67 kg/s时,计算得到的压降与已公开发表文献结果的相对偏差小于3.41%。内子通道的相对温度升高,呈现出周期为1/3螺距的波动,内子通道的局部温度比子通道程序SUPERENERGY计算的结果更高。根据模拟计算结果可更为准确地预测棒束通道内的流动换热情况,为今后组件棒束热工水力学设计提供参考。     

底部支撑的快堆主容器挠曲分析

底部支撑的快堆主容器是由３个圆筒、２个圆锥壳、２个形状复杂的封头、１个大旋塞、１个堆芯支承结构和２个支承环组成的复杂结构。为了确定主容器及其支撑在地震载荷下挠曲特性的静态模型,将其简化为由４个圆筒、５个圆锥壳、２个椭圆壳和一个圆盘构成的复合结构,并将作为分析模型。然后,用有限元方法,计算出在垂直载荷、横向剪切载荷、剪切／垂直载荷多种变化速率下复合结构的挠曲载荷和挠曲模式。对高温引起的材料所氏模量降     

快堆组件稠密棒束数值模拟

为详细研究快堆组件稠密棒束中的冷却剂流动方式,本工作采用Fluent程序对169棒束快堆燃料组件进行了三维数值模拟,并与已公开发表的文献结果进行了对比。由计算结果可知：计算得到的摩擦系数结果在Re为35885～61354时与试验结果符合较好;从中心到外围,横向流和轴向流在不同的方向和位置呈现出不同的流动特性。根据模拟结果可更准确地预测棒束通道内的流动情况,可为今后稠密棒束组件水力学设计和子通道内流量测量试验提供参考。     

反应堆压力容器下封头三维流场计算

精确分析反应堆压力容器下封头内流体流动特性是进行堆内结构优化设计和堆芯热工水力设计的前题.实验测定堆芯入口的流量分配耗费大量的人力物力,增加了设计成本.本文用计算流体软件CFX5.4.1计算反应堆压力容器下封头三维流场、压力分布以及堆芯入口流量分配.结果表明,理论计算与实验结果具有很好的一致性.理论计算的方法已经具有非常实际的工程应用价值.     

中国实验快堆堆容器应力强度计算与评定

概述了中国实验快堆（CEFR）堆容器应力强度的计算与评定过程，重点介绍了在计算与评定中遇到的等效热民率、温度场热应力计算、热冲击计算、套管接管力旋加及复杂结构的粗细网格过渡等设计中需解决的问题。计算与评定结果表明：CEFR堆容器的应力强度满足《ASME规范》和《核电厂抗震设计规范》（GB50267－95）要求。     

示范快堆堆坑通风冷却三维数值模拟

为详细研究示范快堆堆坑内空气流动状态和温度分布情况,检验现行堆坑通风系统布置合理性与冷却效果,本文利用CFD软件对正常运行工况下的示范快堆堆坑空气流域进行三维数值模拟。结果表明,通风系统冷却效果满足设计要求,堆坑混凝土内壁最高温度为50.7 ℃,但堆坑内部流场复杂,温度分布的不均匀性较高,通风系统进出口排布方式需进一步优化。计算结果为主容器及贯穿件支承热工计算提供了更为准确的边界条件,为示范快堆一回路设计提供参考。     

日本文殊原型快堆堆芯出口腔室热分层现象数值模拟

本文利用商业CFD程序STAR-CCM+,采用合理的网格生成技术及物理模型,对日本文殊原型快堆堆芯出口腔室建立近似1∶1的模型,模拟分析40%额定功率停堆过程中堆芯出口腔室的瞬态工况,获得腔室内较为完整的热分层进程。结果表明：停堆2 min后腔室内出现稳定热分层现象;10～21 min时热分层通过上升桶桶顶位置;10～140 min热分层处于上升筒顶端位置附近期间,腔室内流型不稳定;140 min后热分层完全处于上升桶顶,桶内流型稳定且接近于停堆前。模拟结果与实验数据对比表明,停堆初期4 min内两者符合较好,表明本文模拟方法适用于停堆工况堆芯出口腔室热分层进程模拟;之后模拟进程明显快于实验,分析其偏差主要来自模拟边界及结构与实际的差异。     

用DYTRAN程序计算贮液容器液面晃动

贮液容器的液面晃动问题是反应堆工程中的重要问题之一。MSC－DYTRAN有限元程序能较好地模拟贮液容器的液面晃动问题。本文以反应堆压力容器和研究堆水池为研究对象，利用DYTRAN有限元程序分别对圆柱形和矩形贮液容器的液面晃动进行了分析。结果表明：在频率大于1Hz的激励下，液面晃动幅值较小；在较低频率激振下，液面晃动幅值较大；在短形容积的液面晃动中还存在液体飞溅现象。     

CEFR小栅板联箱及其节流件数值模拟

使用流体力学软件CFX对中国实验快堆Ⅰ型小栅板联箱及其节流件进行稳态模拟计算,研究Ⅰ型小栅板联箱及其节流件内压力分布、速度分布.并研究联箱内7个燃料元件管脚入口的流量分配,以及影响管脚进口流量分配的因素,以提高堆芯流量分配的精度.