基于7组操作头组件模型的快堆出口附近液态钠的温度振荡的数值模拟

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyhhappy
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钠冷快堆堆芯由不同燃料富集度的燃料组件排列组成,而这些组件又由不同的棒束组成,如燃料棒、控制棒等。钠冷快堆中由于堆芯功率和流量分布的不均匀性,导致流经每盒组件的钠流体温度不尽相同,这些存在温度差异的流体经过堆芯进入上腔室后进行冷热搅混,在流体区域内会产生复杂的高频温度振荡现象。这种现象可能会引起堆芯上方的旋塞中心柱组件的热疲劳与热老化,甚至会对结构造成毁坏,降低中心柱结构的使用寿命。为了对流体温度振荡引起的结构热疲劳进行评价,需要得到温度振荡的振幅和频率。因此,对流体域的温度振荡的研究是很有必要的。在之前的研究中,受实验条件和计算机能力的限制,只应用了非常简化的模型进行实验或模拟计算。早期,研究人员应用平行双喷口和平行三喷口模型进行实验和计算,得到了二维方向的温度振荡结果;后来,应用同轴喷口模型来研究三维方向的温度振荡现象;最近,有研究人员应用了三组操作头组件的模型来进行数值模拟计算。但这些研究中模拟的区域都偏小,得到得结果皆不能真实地反映出这一区域流体的流动特性和温度振荡现象。应该扩大模拟计算的区域,应用更多组操作头组件的模型进行模拟计算,以得到更加真实可信的结果。在本文中,建立的模型由七组操作头组件、旋塞中心柱底面以及中间的流体域组成。用这个几何模型来模拟计算堆芯出口附近流体域的温度振荡现象。分别沿径向和轴向分析速度场和温度场,对比其时域和频域图,分析温度振荡频率和振幅的变化规律。发现七组操作头模型下振荡严重区域的主要频率在50Hz以内,是三组操作头模型的计算结果的2倍左右。因为七组操作头组件模型更加接近真实情况,所以计算出的结果更加真实可信。此外,通过比较多种工况的计算结果,分析了入口流量对温度振荡的影响,发现了当中心-侧方向操作头入口流量一致且流量较高时,温度振荡幅值相对更大,但对振荡主要频率的影响不大。
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