快堆钠回路水锤程序开发与应用

研究开发了快堆钠回路水锤分析专用程序WHA。该程序在一维特征线法（MOC）传统的压力波传播数学模型中补充了钠腔－气腔外边界模型，并采用气泡离散模型模拟低压液柱分离中的蒸汽穴的生成与溃灭。程序用FORTRAN90语言对快堆实验钠回路ESPRESSO中由于阀门的快速开启与关闭引起的压力波传播进行了分析计算。计算结果表明：将钠腔－气腔引入水锤压力波传播的数学模型进行程序计算的结果是合理的。     

大泄漏钠水反应引起压力波传播的研究

快堆蒸发器内管道发生破损、断裂，水／水蒸汽泄漏涌入液钠空间，会产生剧烈的钠水反应事故，瞬时激发很强的压力波，危及管路和部件。为此要求建立一组完整的钠水反应引起压力波传播的数学模型，进行数值计算，定性分析其基本特征。水力实验证明压力波传播数学模型是正确的，实验钠回路的数值计算也说明全组模型是合理的     

基于EOS压力迭代的压力波传播CFD模型研究

核能系统内压力波传播将造成水力学载荷效应，实现对压力波传播过程的精确模拟对结构载荷、应力分析而言尤为重要。一维系统分析程序（RELAP5、TRACE等）可用于水堆（压水堆、沸水堆）压力波传播模拟、分析。然而，对于一体化池式堆系统，聚变堆液态金属包层出现的压力波传播现象，如铅铋反应堆蒸汽发生器传热管破裂事故引发的压力波传播问题，系统分析程序不够精细，无法揭示复杂结构空间内的压力波传播行为。针对此问题，本文提出了一种基于EOS压力迭代的二维压力波传播CFD模型及相关算法，编制了程序代码。采用一维空气激波管基准例题和二维压力波传播实例进行了程序验证。前者与理论解和ANSYSFluent对比，后者与ANSYS Fluent对比。验证结果表明本文提出的数值方法、模型可较为合理、准确地模拟单相压力波的二维传播现象。     

中国实验快堆大泄漏反应事故模拟计算分析

大泄漏钠?水反应是钠冷快堆的设计基准事故,可能会导致二回路边界的破坏,导致放射性外泄,研究大泄漏钠水反应事故对反应堆安全分析具有重要的意义.本文建立了中国实验快堆大泄漏反应事故的计算分析模型,计算了反应区压力、反应区温度、二回路管道、重要设备中压力和流量以及缓冲罐气腔体积和缓冲罐钠液位增量等参数变化.将计算结果和中国实...     

蒸汽发生器大泄漏钠-水反应引起的二回路压力波传播

研究建立了钠冷快堆蒸汽发生器在单管束发生双端断裂情况下钠－水反应中气泡从球形到柱状的变温绝热生长模型,及采用一维特征线方法建立的压力波在快堆二回路中的传播模型。模型中考虑了爆破膜、管壁弹性变形和气蚀的影响。对在两相汽水混合区发生大泄漏后有、无爆破膜情况下的钠－水反应和二回路压力传播瞬态进行了计算,定性分析了其影响以及爆破膜在钠－水反应中的安全保护作用。     

快堆钠池传热流动三维模型与数值模拟

针对快中子增殖反应堆钠池的流动传热特点，以质量、动量、能量守恒定律为基础，建立有关快堆钠池流动传热的三维数学模型。池内流动域中障碍物对流动和传热的影响采用空隙率和穿透率的概念来描述；钠池与其围护结构的传热关系采用耦合计算方法求解。编写了基于压力校正法和交错网格的三维流动传热模拟计算程序ＦＡＳＴＯＲ－３Ｄ。该程序通过了若干经典算例的验证计算，并应用于实际的三维钠池流动传热模拟，获得了大量的预测数据。附属软件ＤＶ以色彩表达流场、温度场等三维物理量的大小强弱，实现了大批量数据的可视化分析。     

钠冷快堆中喷雾钠火的计算分析

根据钠冷快堆中喷雾钠火的特点建立了理论模型，编制了SSPRAY程序。该程序模拟钠喷雾燃料过程中钠滴的运动、钠和氧气的燃烧反应、热量传递和质量传递等瞬态过程。用该程序计算了气体和墙壁温度、气体压力、氧气摩尔份额、喷雾流燃烧速率和热量热递速率等主要参数。利用AI实验数据和美国SPRAY－3A的计算结果对程序进行了验证，结果符合较好。     

铅铋堆蒸汽发生器传热管破裂事故三维程序开发及验证

蒸汽发生器（SG）传热管破裂事故（SGTR）是铅铋堆设计必须重点考虑的安全问题之一。针对铅铋堆SGTR，为解决其复杂结构环境中压力波的三维传播与蒸汽的三维迁移难题，基于多相流欧拉流体动力学理论，开展了“铅铋-水”相互作用三维数值模型与算法研究，研制了专用程序，并采用实验对比和程序对比技术手段进行了程序验证，验证结果符合较好。研究结果表明：对于描述铅铋堆SGTR过程中“铅铋-水”相互作用行为，本文采用的相关数值理论与模型具有较好的适用性；对于研究复杂结构环境下铅铋堆SGTR的三维演化现象，包括压力波传播、蒸汽迁移，本文所开发的三维程序具有重要的潜在应用价值。本文研究成果有望为我国铅铋堆SGTR分析提供有力支撑。     

钠冷快堆无停堆保护失热阱固有安全特性

采用模块式结构建立了钠冷快堆主回路系统的数学模型，选用端点浮动法有效克服了点堆方程的刚性问题。堆芯热工和ＩＨＸ计算采用稳定性良好的全稳二阶迎风差分格式，编制了钠冷快堆失热阱瞬态仿真程序ＬＯＨＳ。该程序可在微机环境下运行，模型简单，速度快。用ＬＯＨＳ对ＥＢＲ－Ⅱ失热阱瞬态实验的计算结果与安全分析程序ＮＡＴＤＥＭＯ的计算结果符合良好。     

气-液两相临界流速及压力扰动传播规律

应用整体平均两流体模型建立了带相变的气-液两相流压力波传播模型。根据小扰动原理和一阶线性齐次方程组有解的条件导出了两相压力波的色散方程。通过理论及实验数据分析了两相临界流速和压力脉冲及压力波传播速度间的关系,并研究了泡状流和弹状流流型下气-液两相压力波的传播规律。研究结果表明:气-液两相压力波具有色散特性,当扰动频率趋于∞时压力波传播速度等同于压力脉冲传播速度;两相临界流速与压力脉冲扰动传播速度相等价。     

钠冷快堆中池式钠火的计算分析

文章论述了根据池式钠火的特点建立了理论模型 ,编制了SPOOL程序。该程序模拟钠燃烧过程中钠和氧气的化学反应 ,钠燃烧热在各种介质中不同方式的传递 ,钠气溶胶的产生、沉积 ,以及在各种通风条件下多种介质的质量和能量交换等瞬态过程 ,描述了钠燃烧过程中各种特征参数随时间的变化。其主要的计算参数包括房间内气体的压力和温度、房间建筑结构的温度、钠气溶胶质量浓度等等。用俄罗斯别洛雅尔斯克核电站实验和法国卡桑德拉 3号实验的数据 ,对SPOOL程序进行验证的结果表明 ,该程序的计算结果可信。该程序为国内钠冷快堆中池式钠火事故的安全分析提供了分析方法     

钠冷快增殖堆池式钠火事故分析计算

针对钠冷快堆严重事故下可能发生的池式钠火事故 ,描述了钠火现象 ,采用池式钠火程序SOFIREⅡ的“一腔室”模型 ,并在该模型基础上 ,更客观地模拟池式钠火过程 ,编制程序POOLFIRE。SOFIREⅡ认为池式钠火过程一开始就生成Na2 O和Na2 O2 的混合物 ,生成量也不确定。POOLFIRE认为早期生成Na2 O ,大约 30分钟后向Na2 O2 转变 ,最后计算得出池式钠火引起的安全壳内温度及压力响应 ,并与SOFIREⅡ结果进行了比较     

钠喷射火灾实验研究

介绍了喷射钠火试验的设计思路和如何对钠流进行散流喷射,同时描述控制系统和数据采集系统的设计和建造,通过对比实验中和程序FEUMIX计算中的温度和压力曲线,得到如下结论:试验中钠流主要以柱状钠火燃烧,在钠喷射过程中燃烧区空气温度上升非常迅速,并观察到最初的钠喷射高温峰值,采用FEUMIX以10%雾化份额计算的空气温度与在...     

钠冷快堆混合钠火程序开发

钠管道泄漏继而发生钠的燃烧为钠冷快堆特有的事故。在喷雾钠火模型和池式钠火模型基础上,将钠喷雾燃烧和池式燃烧进行了耦合,并针对钠冷快堆钠工艺间的结构特点,最终开发了混合钠火计算程序COMSFIRE。使用该程序计算了FAUNA喷雾钠火试验和CADARACHE池式钠火试验,并与试验结果和部分程序计算结果进行了对比。同时设计了混合燃烧算例,并使用该程序与CONTAIN-LMR程序进行了对比。通过计算结果的对比和分析,初步验证了程序的正确性。     

钠冷实验快堆(Ks—40)燃料棒气腔高度计算

本文叙述了实验快堆燃料棒气腔高度计算方法。其中,温度场计算把燃料轴向分成二十段径向分成未扰动区、等轴晶区、柱状晶区和中心孔区。利用包壳强度设计准则算得包壳最佳厚度及燃料棒最大许用内压。利用带有裂变气体平均温度的理想气体定律计算气腔高度。最后将计算结果与国外10座钠冷快堆作比较符合得比较理想。     

铅基快堆SGTR事故下热工水力模拟及气腔扩散行为研究

本文针对铅基快堆蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故,利用计算流体力学(CFD)程序对LIFUS5/MOD2台架的汽水注射进液态金属铅铋环境进行研究。研究了3种热工水力现象：铅铋环境压力上升与压力波传递,铅池液位波动和气泡夹带与铅池液位上升和蒸汽扩散。研究结果表明：CFD模型在模拟SGTR事故的压力变化和压力波传递方面具有很小的计算误差;压力波峰值会随着水侧背压的升高而增大,且局部的蒸汽腔压力会低于附近的铅池压力,抑制蒸汽爆炸发生;同时事故引起的铅铋液位上升既会引起小尺寸气泡的输运夹带,也会对铅铋环境结构件造成冲击。     

铅基快堆SGTR事故下热工水力模拟及气腔扩散行为研究

本文针对铅基快堆蒸汽发生器传热管破裂（SGTR）事故,利用计算流体力学（CFD）程序对LIFUS5/MOD2台架的汽水注射进液态金属铅铋环境进行研究。研究了3种热工水力现象：铅铋环境压力上升与压力波传递,铅池液位波动和气泡夹带与铅池液位上升和蒸汽扩散。研究结果表明：CFD模型在模拟SGTR事故的压力变化和压力波传递方面具有很小的计算误差;压力波峰值会随着水侧背压的升高而增大,且局部的蒸汽腔压力会低于附近的铅池压力,抑制蒸汽爆炸发生;同时事故引起的铅铋液位上升既会引起小尺寸气泡的输运夹带,也会对铅铋环境结构件造成冲击。     

钠雾火试验结果及与雾火程序计算的比较分析

钠雾火试验在一个体积为2.4 m~3的封闭容器内进行,用于分析雾状钠火的热动力学后果。250℃的液态钠在电磁泵的驱动下经过直径为2.4mm的喷头呈液滴喷出形成雾状钠火,喷头与容器底部的距离为1.35m,钠喷射流量约14.85g/s,喷射持续78s,试验测得容器内的气体在78s时达到最高压力41kPa,113s时达到最高温度190℃。将试验数据和利用基于雾状钠火计算程序(NACOM)编制的计算程序计算得到的数据进行了对比和分析。结果表明:当将钠喷射的流量修正为3.83g/s、容器壁的总传热系数修正为9.6 W/(m~2·K)时,钠喷射期间,计算压力大于试验压力,钠喷射结束后,计算的压力变化曲线和试验所得的压力变化曲线吻合较好;而计算所得的温度曲线和试验测得的温度曲线有较大差异,理论上容器内的温度在第78s时达到最大值303℃,分析认为是因为热电偶测量的温度存在滞后现象。     

基于FDS的钠火三维数值模拟研究

根据FDS火灾动力学分析软件的计算特点,结合钠火的燃烧模式,采用化学动力学建立了钠火燃烧的数值计算模型,将其与FDS软件相结合,使该软件具有模拟钠火燃烧的功能。使用两个钠火试验数据对程序计算得到的房间温度、压力、托盘内壁温度、氧气摩尔份额进行了验证。结果表明,房间温度、托盘内壁温度、氧气摩尔份额的计算结果与试验结果较为吻合,且计算结果也符合钠火实际燃烧的情况,但压力的计算结果与试验结果差异较大。     

失热阱下池式钠冷快堆的瞬态计算

本文采用简便实用的微机化数学模型,选用解刚性方程组很有效的 STIFF 数值积分法,编制了计算失热阱下池式钠冷快堆主回路系统动态过程的程序 WPRMY1。该程序可在微机上运行,对 EBR-Ⅱ 两个失热阱瞬态的计算结果,与国外大型程序 NATDEMO 的相应计算值以及可获得的部分试验数据符合良好。