板型燃料组件额定流速流致振动实验研究

针对贫铀叠层板型燃料组件,采用了一种新的软测量方法,进行了其在经受冷却剂额定流速冲刷时的振动实验。获得了该组件在额定流速6 m/s下的流致振动动态响应时间域和频率域结果,并对实验结果进行了分析。     

耦合高温堆的氦加热无机膜重整器的数值研究

基于拟均相一维模型,对耦合高温堆的氦加热无机膜重整器建立了一个稳态的数学模型,开发了相应的计算程序.结果表明:氦加热无机膜重整器的平均热流密度比常规的氦加热重整器高约25%,这样可实现紧凑的重整器结构,对于整个系统的安全性和经济性具有很重要的意义.利用氦加热无机膜重整器能获得高达95%的甲烷转化率,而压力损失只是略有增加. 当膜厚度比较小和吹扫比比较大时,甲烷转化率随着重整压力的增加而增大,这样高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统的高压将由不利条件变为有利条件.     

真空石墨加热器温度场数值模拟与分析

石墨加热器是测量球床堆芯等效导热系数实验的关键部件,加热器温度场对系统安全及数据准确性有重要影响。本文基于Fluent计算平台,分别采用DTRM模型、P1模型、ROSSELAND模型、DO模型对真空保护环境下的石墨加热器温度场进行数值模拟,确定适合真空保护石墨加热器温度场的计算方法并讨论石墨导热系数、表面发射率对温度场分布的影响。比较分析表明：DO模型计算得到的温度分布较为接近真实情况,导热系数小于35W/(m•K)时,最高温度对其敏感;导热系数大于35W/(m•K)时,其对加热体最高温度影响较小,最高温度较为稳定。     

过冷沸腾自然循环稳定性实验研究

报道了低压压水运行工况下自然循环系统中过冷沸腾引起的两相流流动稳定性研究结果。研究工作是在清华大学核能技术设计研究院的低温堆全尺寸、全参数热工水力学实验系统HRTL-5上进行的,采用了可视化研究与数据记录分析相结合的研究方法,研究了不同系统压力、不同进口过冷度条件下,加热段出口从单相流动、过冷沸腾,到低干度容积沸腾整个范围内自然循环系统的稳定性特征。研究发现了低压过冷沸腾自然循环不稳定现象。在较宽的过冷度范围内存在着多种不同模式的流量振荡,在特定条件下存在着自然循环流量静态漂移。研究结果对低压压水运行的自然循环系统,例如,壳式一体化自然循环供热堆和池式低温供热堆的热工设计和安全分析论证及启动方式研究都具有重要意义。     

基于IAPWS-IF97的自然循环差压测量修正技术

清华大学核能与新能源技术研究院所设计的低温供热堆一回路采用全功率自然循环,具有很强的固有安全性。由于自然循环压头低,回路阻力对流量有较大影响,因此,降低一回路阻力是反应堆设计的关键技术之一。为验证设计的正确性,搭建了1个试验回路,模拟一回路自然循环。采用差压变送器测量回路压降时,引压管内水的温度差将导致其密度差,并进而带来很大的测量误差。IAPWS-IF97公式在计算水和蒸汽物性时具有很高的精度,为此,开发了基于该公式的ActiveX控件,计算水在不同温度和压力下的密度。将该控件应用到基于组态软件的数据采集系统中,实现了差压测量的在线修正。数据分析结果表明,通过这种修正,大幅提高了差压测量数据的精度。     

研究堆用自然循环阀样机实验验证

自然循环阀是研究堆停堆后利用自然循环方式实现堆芯余热排除的重要设备之一。研究堆用自然循环阀采用了特殊本体结构和10．5m长的远传操纵杆,以满足堆用自然循环阀的性能要求。为获得自然循环阀真实的阻力特性,并验证其动作可靠性,在模拟实验回路上对自然循环阀样机的密封性能、水力特性和操作机构可靠性进行了实验验证。结果表明：研究堆用自然循环阀样机性能及其可靠性满足了工程设计要求。     

蒸汽发生器传热管密度波振荡现象研究

蒸汽发生器传热管内伴有两相流的产生,研究两相情况下传热管内密度波不稳定现象,对控制核反应堆安全运行有着至关重要的作用。通过数值计算,研究了双侧对流换热条件下的传热管密度波震荡（DWO）现象。引用Babcock&Wilcox公司的直流式蒸汽发生器（OTSG）实验进行计算模型的可靠性验证;将传热管双侧对流换热与壁面均匀加热条件下的流动不稳定现象进行比较;分析管内流体加热段高度、流动方向变化时,不稳定边界的移动情况。结果表明,增加加热段高度、适当减少传热管水平方向倾斜角度（50°~90°内变化）可以增加系统的稳定性。该研究可以为螺旋管式蒸汽发生器设计提供参考。      

自然循环静态流动不稳定研究

研究了发生静态流量漂移时自然循环系统中流量和加热段进出口温度的变化规律及静态流漂移过程中发生的动态流量振荡现象。研究结果表明：在发生静肪流量漂移时,系统循环流量下降,、加热段的进口温度下降而出口温度上升;当静态流量漂移一段时间后,伴随着静态流量漂移,系统内同时发生动态流量振荡。在对现象描述的基础上,阐述了静态流量漂移发生的机理。     

一体化小型自然循环反应堆流动非对称性机理分析

为研究一体化小型自然循环反应堆稳态条件下的流动非对称性机理,通过总结当前国际自然循环反应堆的主要设计特征,建立了自然循环典型三维分析模型,采用计算流体动力学（CFD）方法对竖直稳态下自然循环进行了数值模拟,并针对不同混流截面的速度和温度分布特性进行了分析。结果表明：较大尺度的自然循环系统在理想竖直稳态自然循环条件下,存在周向的流量和温度分布不均匀性,其中流量分配的不均匀性较温度分布情况更突出。竖直稳态自然循环的主流流量和温度均呈现偏心趋势,属于系统层面的偏差,而不只是局部流动分配不均衡问题。     

超临界CO2在螺旋管中的流动换热特性研究

超临界蒸发器应用到核电中,可大幅提高机组的热效率。超临界压力流体的热物性在准临界温度附近变化非常剧烈,会对其流动和换热产生很大的影响。研究超临界压力流体在螺旋管内的流动和换热规律,有利于对超临界螺旋管蒸发器的设计。本文采用RNG k-ε和SST k-ω模型对超临界CO₂在螺旋管中的流动换热情况进行了数值模拟,发现SST k-ω模型模拟结果与实验结果符合得更好。基于此模型,分析了不同进口质量流速及不同热流密度对管壁温和换热系数的影响,发现随着质量流速的减小、热流密度的增加,峰值向远离h_pc的一侧偏移。最后讨论并分析了周向壁温和换热系数的分布情况,发现壁温在φ＝315°处最高,需在实验操作或实际运行中加以监控,以保障螺旋管蒸发器的安全运行。