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。     

高温堆二维堆芯双区球流运动实验

根据相似准则的原理建立高温气冷堆二维堆芯的球流运动试验系统,开展高温气冷堆中球流运动规律的研究。从实验的角度研究了与高温气冷堆堆芯物理和结构设计密切相关的问题。实验结果表明:球流运动在微观上具有随机性和阵发性,但在宏观上具有确定性和稳定性;本实验条件下,可以形成稳定的双区图像;双区的大小随加球比例的变化成规律性变化;不同加球比例下均可得到稳定的双区,稳定时卸料口的黑白球比例与加料口相同。     

海洋运动对自然循环流动影响的理论分析

以一体化全功率自然循环反应堆模拟实验回路为物理原型,建立了非惯性系下自然循环流动理论分析模型。分别计算了稳态、横摇、纵摇、横倾、纵倾、起伏以及复合运动条件下满功率的自然循环流动,分析了附加惯性力对流体作用的机理。结果表明,摇摆附加惯性力引起各段流体波动,但不是导致堆芯流量波动的直接原因;起伏改变驱动压头大小,各段流量波动一致;倾斜工况下,不同空间位置的流道流量变化不同,堆芯流速下降。     

低压低干度自然循环流量漂移分析

在 5MW核供热堆全尺寸全参数模拟试验回路HRTL 5上进行的实验中 ,观察到在一定条件下系统发生静态流量漂移的同时 ,伴随动态流量振荡。本文总结了HRTL 5模拟试验回路上的实验研究结果 ,分析了低压低干度自然循环系统的特点、欠热沸腾和闪蒸的作用机理 ,较完整地描述了自然循环流量漂移的整个过程。分析结果表明 :1 )在自然循环系统中 ,欠热沸腾和闪蒸对流动稳定性具有重要作用 ;2 )自然循环流量漂移是一个长热工过程 ,动态振荡也可以发生在静态流量漂移过程中 ;3 )在静态流量漂移的发生、发展并向动态振荡转变的过程中 ,先是欠热沸腾占主导地位 ,然后逐渐转变为闪蒸占主导地位 ,最后主要表现为密度波振荡的形式。自然循环流量漂移对 5MW堆的设计、安全分析以及升级开发具有重要价值。     

水力驱动控制棒极限落棒热态原理实验

针对控制棒水力驱动系统在摩擦力卡棒和倒置等极限工况下的停堆问题 ,根据控制棒水力驱动系统的工作原理 ,提出了步进缸内腔卸压的解决方法 ,并在 2 0 0MW低温核供热堆控制棒水力驱动系统的 1∶1实验台架上进行了这种方法的热态实验。结果表明 :控制棒的落棒速度明显提高 ,棒外与棒内差压在卸压一定时间后能够达到较高的数值。说明水力驱动控制棒在热态摩擦力卡棒和倒置等极限条件下 ,能够克服一定量的摩擦阻力或能够克服重力插入堆芯。为控制棒水力驱动系统在摩擦力卡棒和倒置等极限工况下的停堆提供了一种可选择的方案     

高温气冷堆热气联箱内部流场数值模拟

以高温气冷堆热气联箱为研究对象，在实验研究基础上，采用流体力学计算程序CFX5对热气联箱和热气导管内部流场进行数值模拟，以获得热气联箱和热气导管内的速度场、压力场和温度场，为高温气冷堆热气联箱的设计和实验研究提供参考。数值计算结果表明：热气联箱内气流发生剧烈搅混，加速了不同温度气流间的热传递，有利于高温和低温气流间的温度混合，存在肋片的区域未发生剧烈的气流搅混，不利于气流间的热传递；热气导管内温度混合率随其长度的增加逐渐增大，当热气导管长度为2.5m以上时，温度混合率达到99％以上。     

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。     

重力驱动及重力注硼系统研究

重力驱动系统是非能动系统的主要类型,具有安全、经济、可靠性高等多项优点,发展潜力很大。本文对非能动系统和重力驱动系统的研究现状进行了综合分析。结合各国重力驱动系统的结构,探讨了各国设计研究的特点。介绍了重力注硼系统的结构,并与国外设计进行了对比分析,指出了重力注硼系统在结构设计上的突出优势及在非能动系统发展过程中的重要地位。     

低温堆上空腔破口失水后期的流动振荡实验研究

在５ＭＷ低温堆的模拟试验台架ＨＴＲＬ－５上对该低温堆上空腔破口失水事故进行了实验研究。重点研究了事故后期的流动振荡现象,揭示了振荡的发展过程和发生机理。经实验研究,给出了小破口失水闪蒸过程中回路内压力、温度、空泡份额、循环流量等重要参数的变化规律,同时表明了小破口失水过程中由于压力下降引起闪蒸产生大量气泡并引起自然循环流量的变化,这些变化又反过来对各参数产生影响,使循环流量的传热情况发生周期性变化     

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。