燃料组件单相交混系数试验研究

在高温高压大型热工试验装置上,采用5×5全长棒束装配法国X型格架,开展燃料组件交混系数试验研究.试验设计了专门的测温组件,成功实现子通道出口温度场的精确测量.利用子通道分析程序FLICAⅢF与试验数据相配合,共同确定燃料组件的交混系数值.试验所得交混系数值为0.065,与原设计值0.066十分接近.试验同时验证了交混系数主要由燃料组件结构决定,热工参数影响极小.     

紧密排列棒束燃料组件临界热流密度实验研究

基于高转换比紧密布置堆芯研究背景,针对堆芯紧密排列螺旋绕肋棒束组件开展了临界热流密度(CHF)实验研究,获得了棒束在不同热工条件下临界热流密度。研究结果表明:紧密排列棒束燃料组件CHF主要发生在热棒元件,临界发生时加热元件壁面温度迅速升高,同时压力升高,流量降低;系统压力、质量流速、含汽率、入口过冷度等热工参数对组件临界热流密度影响较大;获得了CHF计算关系式,计算值与实验值偏差在±10%以内。     

先进燃料组件格架交混性能分析

压水堆燃料组件格架上交混叶片的大小和形状影响其交混能力和流动阻力.介绍了格架交混性能优化设计的过程和结果,并用三维计算流体力学(CFD)软件对设计的3种格架方案进行了三维流场分析和比较.结果表明,就最高流体温度和流体最大温差而言,方案3比方案1和方案2的交混性能略好;就典型通道平均温度而言,方案1和方案2比方案3的交混性能好.     

紧密排列螺旋绕肋燃料组件阻力特性试验研究

针对紧密排列螺旋绕肋燃料组件开展阻力特性试验研究。试验结果表明:入口温度对组件的阻力特性无影响;拟合的阻力系数关系式与试验数据的偏差小于1%;Rehme关系式在低雷诺数时与试验数据吻合。采用BSL雷诺应力湍流模型对紧密排列螺旋绕肋组件进行数值模拟计算,获得了组件的阻力特性、速度分布、二次流,并与试验数据对比,偏差小于8%,表明采用的计算流体动力学(CFD)方法适用于预测紧密排列螺旋绕肋组件的阻力特性。     

堵塞条件下紧密栅湍流交混特性研究

开展堵塞工况下紧密栅内流体子通道间隙湍流交混研究,对事故工况下燃料组件热工水力行为的预测具有重要意义。本文采用CFD方法对紧密栅内堵塞工况的流体流动现象进行了模拟,模拟结果与相关文献结果吻合较好。进一步对比分析了不同堵塞工况下,堵塞段及堵塞下游的速度场、涡结构以及湍流交混系数分布。所得不同堵塞工况下的横向与轴向湍流交混系数变化规律,可为子通道分析程序的参数设置提供参考。     

紧密排列螺旋绕肋燃料组件典型栅元研究

选取在通道形状、热工水力特性等方面接近原型组件的典型栅元,是反应堆的研究设计中重要的一环。通过适用于紧密排列螺旋绕肋组件的数值模拟方法,分析棒束规模对热工水力特性的影响。数值计算结果表明:与原型组件217棒束相比,19棒束组件的"冷壁效应"、"边壁效应"已经较弱,当量直径、阻力压降、中心通道无量纲质量流速、热通道的传热系数等关键参数的偏差小于13%,确定反映原型组件热工水力特性的典型栅元为19棒束组件。     

液态铅铋合金在绕丝燃料棒组件子通道间湍流交混数值模拟

液态铅铋合金（LBE）是第四代液态金属核反应堆候选冷却剂,由于LBE热物性具有一定的特殊性,亟待对LBE在燃料组件子通道中的流动与传热过程开展研究。本文对LBE在带绕丝燃料棒组件中湍流流动进行数值模拟与分析,将燃料棒壁面温度的数值模拟结果与响应的实验数据相比较,2者具有较高的吻合度,说明数学模型及数值结果具有较高的可靠性与准确性;使用湍流交混系数β表征LBE在不同子通道间、不同燃料棒间隙宽度与燃料棒直径比（S/D）结构下的湍流交混情况,结果表明,不同子通道间β波动程度具有差异性,β的大小与S/D呈负相关。基于不同S/D与雷诺数的计算结果,拟合出不同子通道间β关联式,为绕丝燃料棒三角形排列方式的燃料组件子通道分析程序开发提供交混模型。      

5×5螺旋十字型棒束组件阻力与交混特性实验研究

本文对5×5螺旋十字型棒束(HCF)组件进行热工水力实验,获得了HCF组件的阻力系数和交混系数。测量了螺旋十字型棒束组件的沿程压降,并拟合了阻力系数关系式。基于能量平衡法对HCF组件的交混特性进行了分析。将低温水直接注入棒束组件的子通道中,通过测温导管将T型热电偶固定在子通道的中心位置,并测量了各子通道内的水温分布。HCF组件内的横向交混由湍流交混和流动后掠组成,定义等效交混系数来分析HCF组件内的横向交混率。HCF组件的等效交混系数不随雷诺数的增加而明显变化,其均值为0.019。将等效交混系数输入子通道分析程序Cobra-tf中,计算了子通道内的水温分布。结果表明,水温分布的实验值和计算值符合良好,平均偏差为0.16 ℃。     

燃料组件稳态回路辐照考验多热工参数耦合特性研究

燃料组件稳态回路辐照考验是研究组件抗辐照性能的关键环节,鉴于回路辐照考验热工参数对试验运行的重要性,本文针对稳态辐照考验回路,结合燃料组件对回路辐照考验热工参数的需求,分析了一次水流量及入口温度发生变化、装置内部存在换热以及不同换热器运行方式下回路系统的关键热工参数耦合特性。研究表明,随着换热器一次水入口温度和流量的下降,主换热器的最大换热功率有明显下降,在严重偏离设计工况下,主换热器换热能力存在不能满足燃料组件辐照运行的风险。同时,辐照装置内部换热对主换热器换热极为不利。在回路运行温度需求较高,而装置内部换热较强情况下,主换热器二次水流量的设计裕量不能低于装置内的热交换比例,且该裕量取值需趋大。两台主换热器并联运行的优势主要体现在较大一次水流量情况,且存在一个较小的一次水流量,使得单台换热器独立运行与两台换热器并联运行时的换热能力一致,低于该流量比例时,两台换热器并联运行时的换热能力反而弱于单台换热器运行。      

燃料组件精细化定位格架模型开发及评价

为提高燃料组件子通道内两相局部参数预测的准确性,本文基于分布式阻力方法建立精细化定位格架模型,选用合适的摩擦阻力表达式,对格架上的交混翼进行精细化建模,采用Carlucci湍流交混模型计算湍流交混速率,引入阻塞因子计算由定位格架引起的湍流交混效应,并将建立的精细化定位格架模型植入子通道分析程序（ATHAS）,对压水堆子通道和棒束实验（PSBT）基准题进行计算分析。结果表明,本文开发的精细化定位格架模型能够提高燃料组件子通道内空泡份额和温度分布的预测准确性,为棒束通道流场、焓场计算和临界热流密度（CHF）预测奠定了基础。      

反应堆乏燃料组件的破损检测

为了解决某反应堆101盒乏燃料组件外运送贮,对乏燃料组件破损检测方法进行了研究,在已有技术的基础上,根据自身的需求设计、加工了新的采样系统,设计了工作流程,并给出了测量数据的判断依据。该采样系统可以在水下实现一次对一批乏燃料组件进行逐个取样,每个样品对应一个确定的组件,检测效率高。测量破损检测样品101个,根据测量结果判断出1个样品含有85Kr,其余样品不含85Kr或是85Kr的含量低于该条件下仪器的探测限,表明101盒乏燃料组件中有1盒组件包壳存在破损情况,其余组件包壳未破损。     

法杰马第二代先进燃料组件

本文介绍了法杰马所提供的先进燃料组件(AFA)设计所具有的特点,同时介绍了第二代先进燃料组件的技术改进。     

稠密带缠绕丝棒束阻力特性研究

为获得稠密布置燃料组件的阻力系数,应用稠密带缠绕丝棒束进行实验研究,拟合阻力系数关系式,并将关系式与经典Rehme关系式进行比较分析。结果表明Rehme关系式不适用于本实验棒束。同时应用计算流体力学(CFD)方法、剪切应力输运模型(SST)湍流模型对实验进行模拟,获得棒束内部的流动形式、压力场和沿程阻力系数,并与实验结果进行对比。结果表明CFD方法可作为预测稠密带缠绕丝棒束单相流动阻力系数的参考。     

AFA 3G燃料组件制造技术引进经验

与法马通派出的项目管理专家共同编制了AFA 3G技术引进的实施计划，使技术引进能够在严密的计划指导下进行。在消化法马通所提供资料的基础上，编制出相关技术文件和质量管理文件，对AFA 3G燃料元件的制造进行规范。基于宜宾核燃料元件厂（YFP）的实际工艺能力，尽量直接采用法马通提出的技术要求；重点解决AFA 3G技术转让中的制造技术难点。确保了AFA 3G制造技术引进的成功。     

中国先进研究堆(CARR)工程燃料组件设计验证试验

中国先进研究堆(CARR)采用的燃料组件在国内尚属首次加工与使用。为了保证燃料组件的完整性和安全性,满足堆安全运行的需要,对燃料板和组件的结构稳定性、流致振动、临界流速、热循环、堆内辐照等进行了设计验证试验。结果表明,CARR燃料组件的设计和加工工艺是合理的,谈组件在反应堆实际运行条件下是稳定和安全的。     

快堆燃料组件少孔式管脚替代方案水力实验研究

工程中广泛应用的多孔式管脚在流动特性调节、加工精度方面存在一定缺陷。本文提出了少孔式管脚替代方案,通过水力实验,对比研究了多孔式与少孔式两类管脚的阻力系数分布、流量与压降对应关系等流动特性。结果显示：ø12.0 mm的少孔式管脚与ø6.2 mm的多孔式管脚具有几乎相同的流动特性,均满足设计需求,本文提出的少孔式管脚替代方案可行;少孔式管脚具有更高的流动特性调节效率。本文给出了管脚阻力系数与其结构尺寸间的经验关系式,可供相关实验或工程参考。     

PWR堆芯燃料组件非线性梁模型研究

In order to describe the nonlinear characteristics of the fuel assembly, a lateral beam model of assembly is built by the finite element method. The beam model is embedded with the hysteretic model to simulate the nonlinear effect occurred at lateral deformation. The calculation shows that the bending deformation and force can be derived from the nonlinear beam model, which is beneficial for the analysis of fuel assembly accidents.     

中国先进研究堆标准燃料组件堆外水力稳定性试验

中国先进研究堆（CARR）标准燃料组件由滚压在两块侧板上的21块燃料板组成。堆外水力试验的目的是考验在水力冲刷条件下燃料组件的结构稳定性。试验件是按照正式产品制造工艺制造的贫铀组件,试验平均流速为12m/s,是满功率运行流速的120％。先后试验了2个组件,第1个组件试验60d,是满功率运行时间的120％,试验后观察到固定下定位梳的销钉松动,下定位梳严重磨损了燃料板;工艺改进后制造的第2个组件试验120d,是满功率运行时间的240％,试验表明,第2个组件结构完整。试验中对组件结构稳定性和燃料板腐蚀性能,诸如组件的压差、燃料板振动、包壳表面腐蚀深度等进行了研究。