《板狀燃料元件堆芯傳熱穩定性特徵研究》是依託中國科學技術大學，由陳紅麗擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：板狀燃料元件堆芯傳熱穩定性特徵研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：陳紅麗
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
板狀燃料元件因結構緊湊，有利於提高堆芯功率密度、更深的燃耗深度、減小堆芯體積等特點而被廣泛套用在一體化反應堆和實驗堆芯中。半閉式窄間隙矩形通道在低壓運行下的物理-結構耦合效應給冷卻劑帶來了異常複雜的流動和傳熱現象。本項目立足於NP工程反應堆中的板狀燃料組件，圍繞窄通道內傳熱穩定特性開展研究。主要研究核態沸騰起始點、淨蒸汽產生點與流動不穩定起始點的特徵關係，獲得冷卻劑流量漂移的前提條件、判定方法和演化特徵；同時系統研究冷卻劑熱工參數對壓降和換熱特性的影響規律，給出窄間隙矩形通道內兩相流壓降與換熱模型；在此基礎上，採用數值模擬和實驗相結合的手段，研究冷卻劑熱工參數對流動不穩定性的影響規律，從而獲得完備的兩相流不穩定性分類方法、判別準則和改善措施。本項目的完成將為板狀燃料組件流道設計及熱工水力學最佳化提供依據，同時在學術上將豐富冷卻劑在窄間隙流道內的流動理論和傳熱機制。
結題摘要
板狀燃料元件因結構緊湊，有利於提高堆芯功率密度、可以增強換熱、減小堆芯體積等特點而被廣泛套用在小型反應堆和實驗堆中。窄間隙矩形通道在低壓運行下的兩相沸騰流動帶來了異常複雜的流動和傳熱現象。本項目立足於NP工程反應堆中的板狀燃料組件，圍繞窄通道內傳熱穩定特性開展研究。 本項目首先開展了窄矩形通道內的流動傳熱特性研究。根據NP反應堆的尺寸和熱工參數，自主設計並搭建了一套完整的窄矩形通道熱工水力實驗迴路，實驗測量了窄矩形通道內冷卻劑流動傳熱過程中的溫度、壓力、流速等熱工水力學參數，並對傳熱特性和壓降特性進行了研究。並基於CFD和相變模型，實現了窄通道內流動沸騰的數值模擬，計算了不同工況下的ONB點以及傳熱係數。 在流動不穩定性方面，實驗研究了不穩定性起始點的影響因素，並提出了預測OFI點的經驗關係式。結合可視化實驗裝置，對流動不穩定性發生過程中的氣泡行為和流型變化進行了觀察和記錄，發現了不同種類的不穩定性流型轉變特徵類型，並提出了一個劃分準則。利用系統程式實現了並聯通道不穩定性邊界的計算。完善了系統不穩定性的影響因素分析，並提出了抑制流動不穩定性的方法。 本項目獲得的研究成果在一定程度上掌握了板狀燃料元件堆芯傳熱及流動不穩定性的基本特徵，為板狀燃料組件的反應堆安全設計提供參考和指導，同時在學術上也豐富了冷卻劑在窄間隙流道內的流動理論和傳熱機制。
