37棒钠冷快堆实验组件自然循环流动与传热数值分析

来源 :华北电力大学(保定) | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinpeizhen
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核能技术在用于生产电力的同时带来的另一个显著缺点就是产生了大量的乏燃料,乏燃料数量在全球范围内正在快速增长。由于其高放射性对环境和社会存在严重危害,乏燃料的后处理成为亟待解决的问题。钠冷快堆由于其利用鈈239作为主燃料,在生产电力同时其燃料裂变反应释放快中子能够将铀238吸收并形成铀239实现核燃料的快速增殖,可以显著提升核燃料利用率来防止核资源的枯竭,从而对保护环境起到重要作用。钠冷快堆其功率密度较高,为保证其安全性和可靠性,分析事故余热排除期间其自然循环条件下的传热和流动情况具有重要的意义。
  本文针对钠冷示范快堆通过相似理论设计的钠冷快堆实验组件进行分析,以37棒绕丝燃料组件棒束为例,通过实验方法初步获取截面出口温度,并进行摩擦阻力压降计算。通过选取Standardk-ε、RNGk-ε、RealizableK-ε以及SSTk-ω四种湍流模型进行摩擦阻力压降等参数对比,选定适合的湍流模型进行自然循环条件下低雷诺数的传热与流动分析,从而更好的了解其自然循环机理,为钠冷快堆的设计和优化提供参考。
  数值分析表明,RNGk-ε湍流模型具有较高的适用性,通过该模型数值分析表明在加热条件下,温度场分布上,燃料组件内部子通道温度要显著高于外部子通道温度;而密度场分布情况相反,内部子通道密度低于外部子通道密度;流场分布上,内部子通道轴向流速显著高于外部子通道轴向流速,且高流速区域随着绕丝缠绕角度改变发生周期性改变;绕丝附近横向流速较为强烈,对流场和温度场的混合起到较好作用。
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