一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法与流程

本申请涉及核反应堆，具体涉及一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法。

背景技术：

1、一体化先进小堆采用无硼堆芯，可大大简化堆运行和维护，降低放射性废物排放量，提高环境友好性。此外，硼酸可消除对系统和设备的腐蚀效应，降低相关维护成本，增强经济性。相比于大型商用压水堆，一体化先进小堆的设计集成紧凑，固有安全性高，并且其线功率较低，有较大的热工安全裕量。但是，在提升紧凑性和固有安全性的同时，无硼堆芯的设计特点，使得堆芯中可能出现轴向峰值更高的功率分布，发生临界热流密度(criticalheat flux，简称“chf”)的危险性增大，因此，对于一体化小堆，需要更加深入地研究其chf现象。

2、由于引起chf现象的热力学和流体力学过程极其复杂，影响因素很多，机理还不完全清楚，迄今为止，对chf的机理和定义还没有统一的认识，还不能进行理论计算，对chf的研究主要依赖于试验研究。

3、加热棒是chf试验件的重要组成部分。加热棒按照轴向的加热方式可分为轴向均匀加热和非均匀加热两种形式，加热棒一般按照5×5的排列方式形成棒束，棒束放置在冷却剂流道内。在轴向非均匀加热临界热流密度试验中，非均匀加热棒束在通电后提供与燃料棒相同或相似的轴向功率分布。冷却剂在棒束间流通，随着加热棒功率密度提高，在达到临界热流密度时，加热棒壁面发生传热恶化，加热棒上的温度将会突然提升。

4、现有技术中虽然有关于chf，加热棒的实验研究结果，但是尚未见到在chf试验之前对chf试验、以及棒束试验件进行模拟、通过模型计算研究chf现象、进行预测的文献。

技术实现思路

1、本申请提供一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法、计算机设备及计算机可读存储介质。

2、本申请的一个方面，提供一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，包括以下步骤：

3、步骤1，确定临界热流密度试验的棒束试验件的设计特征，步骤2，根据所述棒束试验件的特征，构建棒束试验件的子通道的模型，步骤3，采用所述模型，计算所述棒束试验件的临界热流密度值。

4、作为一个实施例，所述步骤1中，棒束试验件的设计特征至少包括加热棒的排列方式，加热棒的轴向布置，试验件格架的设计特点，加热棒的轴向功率分布。

5、作为一个实施例，所述步骤2中，输入所述模型的数据至少包括：临界热流密度试验的工况，工况转换控制，棒束试验件的子通道的几何参数、子通道的连接关系，加热棒轴向节点的划分，棒束试验件内冷却剂的流体物性，加热棒的几何参数及材料特性，压力，入口温度，流量的初始值，冷却剂两相流的传热经验关系式，加热棒外壁面和冷却剂传热的经验关系式，湍流搅混项，轴向和横向流的摩擦阻力系数，格架阻力系数、格架在轴向的位置。

6、作为一个实施例，所述步骤2中，所述加热棒具有非均匀轴向功率分布。

7、作为一个实施例，所述非均匀轴向功率分布的峰值点的功率因子大致为1.8。

8、作为一个实施例，所述步骤3中，采用非均匀加热因子或修正形式模拟非均匀加热效应对chf的影响。

9、本申请的第二方面，提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上任一项所述的方法。

10、本申请的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上任一项所述的方法。

11、根据本发明的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，可以合理指导chf试验的实施和后续安全分析工作。

技术特征：

1.一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，

3.权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，所述步骤2中，输入所述模型的数据至少包括：

4.权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，所述步骤2中，

5.权利要求4所述的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，

6.权利要求1所述的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，其特征在于，所述步骤3中，采用非均匀加热因子或修正形式模拟非均匀加热效应对chf的影响。

7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-6中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种核反应堆临界热流密度试验的模拟方法，包括以下步骤：步骤1，确定临界热流密度试验的棒束试验件的设计特征，步骤2，根据所述棒束试验件的特征，构建棒束试验件的子通道的模型，步骤3，采用所述模型，计算所述棒束试验件的临界热流密度值。还提供了计算机设备及计算机可读存储介质。根据本发明的核反应堆临界热流密度试验的模拟方法、设备及可读存储介质，可以合理指导CHF试验的实施和后续安全分析工作。

技术研发人员：秦慧敏,张朝柱,王喆,任冰,姚凯文,赵佳音,董思莹,吴放,刘展,干富军,陈朋
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15