CN109599197A - 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法 - Google Patents

一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109599197A
CN109599197A CN201811345538.0A CN201811345538A CN109599197A CN 109599197 A CN109599197 A CN 109599197A CN 201811345538 A CN201811345538 A CN 201811345538A CN 109599197 A CN109599197 A CN 109599197A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow
component
grid plate
pressure drop
area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811345538.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109599197B (zh
Inventor
李淞
周志伟
冯预恒
林超
刘光耀
马晓
薛秀丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Institute of Atomic of Energy
Original Assignee
China Institute of Atomic of Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Institute of Atomic of Energy filed Critical China Institute of Atomic of Energy
Priority to CN201811345538.0A priority Critical patent/CN109599197B/zh
Publication of CN109599197A publication Critical patent/CN109599197A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109599197B publication Critical patent/CN109599197B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/04—Means for controlling flow of coolant over objects being handled; Means for controlling flow of coolant through channel being serviced, e.g. for preventing "blow-out"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

本发明属于钠冷快堆技术领域，公开了一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法。该方法是通过压降补偿使得冷却剂流经各组件的组件压降与小栅板联箱压降之和一致来实现流量分配的。该方法具有既能保证一定的冷却效果又能降低反应堆运行成本的有益效果。

Description

一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法
技术领域
本发明属于钠冷快堆技术领域，具体涉及一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法。
背景技术
BN系列(BN系列为中国及俄罗斯研发的钠冷快堆)快中子反应堆中，热工水利结构设计采用独特的大栅板联箱-小栅板联箱-组件的结构形式。其中中间区域的组件功率大，需要分配的流量大；外围的组件功率小，分配的流量小。小栅板联箱也是从中间向周围进行排布，一个小栅板上对应七个组件，所以小栅板联箱的流量也是中间位置的大，外围位置的小。
在进行堆芯热工水力设计的时候，液态钠从流量最大的小栅板联箱的节流件流至小栅板联箱的压降ΔP1和从小栅板联箱流过该小栅板联箱上的组件的压降ΔP2之和ΔP记为堆芯压降。在进行传统设计热工水力设计的时候，是根据修正后的组件压降Pj(第j流量区进行水力试验的压降，也就是设计压降)进行组件的水力特性试验，进而确定组件管脚的开孔形式。
在反应堆堆芯较小，组件较少的时候该方法没有问题。但是，如果当反应堆的堆芯较大，组件较多的时候，由于外围组件功率较小，分配到的流量Qw较小，对应位置的小栅板联箱压降也较小。这种情况下，为了保证主管道出口处和堆芯出口处的等压面，将导致处于外围的组件实际分配到的流量要比设计值Qw大，造成外围组件的过渡冷却，造成反应堆的经济性下降。因此，目前急需一种既能保证堆芯和外围组件冷却效果又能尽量降低成本的流量分配方法。
发明内容
(一)发明目的
为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种基于各流量区小栅板联箱内组件压降补偿的钠冷快堆堆芯冷却剂流量分配方法，该方法既保证了一定的冷却效果又能降低反应堆运行成本。
(二)技术方案
根据现有技术所存在的问题，本发明提供的技术方案如下：
一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法，该方法是通过压降补偿使得冷却剂流经各组件的组件压降与小栅板联箱压降之和一致来实现流量分配的，其主要包括以下步骤：
(1)统计小栅板联箱的数量，并从中间到外围依次编号为1～K；
每个小栅板联箱上有7个组件，每个小栅板联箱上的组件记作K-1～K-7；
(2)做出外燃料区堆芯组件与最小冷却剂流量的关系曲线
根据外燃料区每个组件的功率计算出该组件所需的最小冷却剂流量；以组件编号为横坐标，最小冷却剂流量为纵坐标，做出外燃料区堆芯组件与最小冷却剂流量的最小冷却剂流量曲线；
(3)分别计算出步骤(1)所述的外燃料区最小冷却剂流量曲线中相邻流量的差值并将差值按从大到小的顺序排列，差值排列后便于选取差值较大的流量；
若需要将反应堆流量分为N个流量区，则从上述差值中按照差值从大到小的顺序选取N+M-1个差值，形成N+M个区；在这些N+M-1差值所在的最小冷却剂流量曲线的间隔中，插入N-1个差值，一共有种组合方式；N+M个区中每个区内每个组件的流量值为该区中最热组件所需的流量，然后计算出种组合方式中何种分区方式下的总流量最小，即得到了N个流量区，该分区方式即为所需要的流量分区方式，进而得到外燃料区内每个流量区内各组件所需流量；其中最热组件为功率最大，需要冷却剂流量最大的组件；
(4)按照步骤(2)、步骤(3)，得到中燃料区和内燃料区中各组件所需冷却剂流量；
(5)分别将K个小栅板联箱上的7个组件的流量加和得到每个小栅板联箱上的流量，找出其中流量最大的一个小栅板联箱，并将其记为Qi,；该小栅板联箱上每个组件的流量分别为Qi-1～Qi-7；
(6)Qi流量流过小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-i，流过组件产生的压降为记为ΔP2-i；ΔP1-i+ΔP2-i＝ΔP，ΔP记为堆芯压降；
(7)识别各流量区的最热组件；；
(8)除流量最大的小栅板联箱外，将第j号小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-j，流过组件的压降记作ΔP2-j，其中1≤j≤K；该小栅板联箱的压降修正值Pjx＝ΔP-(P1-j+ΔP2-j)，并依据此公式计算出每个小栅板联箱的压降修正值；
(9)由于同一个流量区内的组件可能包含若干个小栅板联箱节流件，第(8)步中得到的结果中会出现同一个流量区对应多个组件压降修正值的情况，此时，选择该流量区内最热组件的流量偏差为正且流量偏差值最小的压降修正值；
优选地，所述冷却剂为钠。
优选地，步骤(3)中所述2<M<2N。
(三)有益效果
本发明提供的钠冷快堆堆芯内钠冷却剂的流量分配方法，该方法创造性地解决了堆芯内各组件的有效冷却，同时保障了整体流量的分配更加均匀。
传统的流量分配方式是保持组件压降不变进行分配的的，此种分配方法的弊端是当反应堆的堆芯较大，组件较多的时候，由于外围组件功率较小，分配到的流量Qw较小，对应位置的小栅板联箱压降也较小。这种情况下，为了保证主管道出口处和堆芯出口处的等压面，将导致处于外围的组件实际分配到的流量要比设计值Qw大，造成外围组件的过渡冷却，造成反应堆的经济性下降。
本申请提供的分配方法是通过压降补偿使得冷却剂流经各组件的组件压降与小栅板联箱压降之和一致来实现流量分配的。先是根据本申请提供的最小冷却剂流量曲线及插值方法对堆芯内组件先进行分区，分区后得到各流量区内组件所需流量，每个流量区内的组件的流量是相同的。然后利用通过各组件的压降修正值对各组件的组件压降进行修正，修正后，各组件的P1-j+ΔP2-j之和与堆芯压降保持一致，保证了最热组件的有效冷却及整体流量分配的更加均匀。
附图说明
图1是小栅板联箱及组件的结构示意图；其中1是组件；2是小栅板联箱；3是节流件；
图2是传统的流量分配方法中组件压降和小栅板联箱压降示意图；
图3是本申请提供的流量分配方法中组件压降和小栅板联箱压降示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本申请做进一步阐述。
一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法，该方法包括以下步骤：
(1)统计小栅板联箱的数量，并从中间到外围依次编号为1～K；
由于每个小栅板联箱上有7个组件，因此每个小栅板联箱上的组件记作K-1～K-7；
(2)做出外燃料区堆芯组件与最小冷却剂流量的关系曲线
根据每个组件的功率计算出该组件所需的最小冷却剂流量；以组件编号为横坐标，最小冷却剂流量为纵坐标做出堆芯组件与最小冷却剂流量的最小冷却剂流量曲线，分别得到外燃料区最小冷却剂流量曲线；
(3)分别计算出步骤(1)所述的外燃料区最小冷却剂流量曲线中相邻流量的差值并将差值按从大到小的顺序排列，差值排列后便于选取差值较大的流量；
若需要将反应堆流量分为N个流量区，则从上述差值中按照差值从大到小的顺序选取N+M-1个差值，形成N+M个区；在这些N+M-1差值所在的最小冷却剂流量曲线的间隔中，插入N-1个差值，一共有种组合方式；N+M个区中每个区内每个组件的流量值为该区中最热组件所需的流量，然后计算出种组合方式中何种分区方式下的总流量最小，即得到了N个流量区，该分区方式即为所需要的流量分区方式，进而得到外燃料区内每个流量区内各组件所需流量；
(4)按照步骤(2)、步骤(3)，对中燃料区和内燃料区中各组件所需流量；
(5)分别将K个小栅板联箱上的7个组件的流量加和得到每个小栅板联箱上的流量，找出其中流量最大的一个小栅板联箱，并将其记为Qi,；该小栅板联箱上组件的流量分别为Qi-1～Qi-7；
(6)Qi流量流过小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-i，流过组件产生的压降为记为ΔP2-i；ΔP1-i+ΔP2-i＝ΔP，ΔP记为堆芯压降；
(7)识别各流量区的最热组件；
该最热组件为功率最大，需要冷却剂流量最大的组件；
(8)除流量最大的小栅板联箱外，将第j号小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-j，流过组件的压降记作ΔP2-j，其中1≤j≤K；该小栅板联箱的压降修正值Pjx＝ΔP-(P1-j+ΔP2-j)，并依据此公式计算出每个小栅板联箱的压降修正值；
(9)由于同一个流量区内的组件可能包含若干个小栅板联箱节流件，第(8)步中得到的结果中会出现同一个流量区对应多个组件压降修正值的情况，此时，选择该流量区内最热组件的流量偏差为正且流量偏差值最小的压降修正值。
所述冷却剂为钠,2<M<2N。
通过步骤(1)～(9)得到的组件压降修正值后，可以对小栅板联箱上的组件进行管脚开孔或者设置节流片，以使得组件在该流量条件下达到该压降。
利用本申请提供的方法创造性地解决了堆芯内各组件的有效冷却，同时保障了整体流量的分配更加均匀。

Claims (3)

1.一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法，其特征在于，该方法是通过压降补偿使得冷却剂流经各组件的组件压降与小栅板联箱压降之和一致来实现流量分配的，其主要包括以下步骤：
(1)统计小栅板联箱的数量，并从中间到外围依次编号为1～K；
每个小栅板联箱上有7个组件，每个小栅板联箱上的组件记作K-1～K-7；
(2)做出外燃料区堆芯组件与最小冷却剂流量的关系曲线
根据外燃料区每个组件的功率计算出该组件所需的最小冷却剂流量；以组件编号为横坐标，最小冷却剂流量为纵坐标，做出外燃料区堆芯组件与最小冷却剂流量的最小冷却剂流量曲线；
(3)分别计算出步骤(1)所述的外燃料区最小冷却剂流量曲线中相邻流量的差值并将差值按从大到小的顺序排列，差值排列后便于选取差值较大的流量；
若需要将反应堆流量分为N个流量区，则从上述差值中按照差值从大到小的顺序选取N+M-1个差值，形成N+M个区；在这些N+M-1差值所在的最小冷却剂流量曲线的间隔中，插入N-1个差值，一共有种组合方式；N+M个区中每个区内每个组件的流量值为该区中最热组件所需的流量，然后计算出种组合方式中何种分区方式下的总流量最小，即得到了N个流量区，该分区方式即为所需要的流量分区方式，进而得到外燃料区内每个流量区内各组件所需流量；其中最热组件为功率最大，需要冷却剂流量最大的组件；
(4)按照步骤(2)、步骤(3)，得到中燃料区和内燃料区中各组件所需冷却剂流量；
(5)分别将K个小栅板联箱上的7个组件的流量加和得到每个小栅板联箱上的流量，找出其中流量最大的一个小栅板联箱，并将其记为Qi,；该小栅板联箱上每个组件的流量分别为Qi-1～Qi-7；
(6)Qi流量流过小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-i，流过组件产生的压降为记为ΔP2-i；ΔP1-i+ΔP2-i＝ΔP，ΔP记为堆芯压降；
(7)识别各流量区的最热组件；；
(8)除流量最大的小栅板联箱外，将第j号小栅板联箱产生的压降记为ΔP1-j，流过组件的压降记作ΔP2-j，其中1≤j≤K；该小栅板联箱的压降修正值Pjx＝ΔP-(P1-j+ΔP2-j)，并依据此公式计算出每个小栅板联箱的压降修正值；
(9)由于同一个流量区内的组件可能包含若干个小栅板联箱节流件，第(8)步中得到的结果中会出现同一个流量区对应多个组件压降修正值的情况，此时，选择该流量区内最热组件的流量偏差为正且流量偏差值最小的压降修正值。
2.根据权利要求1所述的一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法，其特征在于，所述冷却剂为钠。
3.根据权利要求1所述的一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法，其特征在于，步骤(3)中所述2<M<2N。
CN201811345538.0A 2018-11-13 2018-11-13 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法 Active CN109599197B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811345538.0A CN109599197B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811345538.0A CN109599197B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109599197A true CN109599197A (zh) 2019-04-09
CN109599197B CN109599197B (zh) 2020-05-19

Family

ID=65957686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811345538.0A Active CN109599197B (zh) 2018-11-13 2018-11-13 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109599197B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112509715A (zh) * 2020-11-16 2021-03-16 中国原子能科学研究院 一种七组件流量测量实验段

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2270815A2 (en) * 2009-07-02 2011-01-05 Ansaldo Nucleare S.p.A. Nuclear reactor with inherent shutdown and associated control method
CN106875983A (zh) * 2016-12-28 2017-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种多模式运行的紧凑型核反应堆
CN107066745A (zh) * 2017-04-20 2017-08-18 西安交通大学 获取快中子堆堆芯瞬态过程三维中子通量密度分布的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2270815A2 (en) * 2009-07-02 2011-01-05 Ansaldo Nucleare S.p.A. Nuclear reactor with inherent shutdown and associated control method
CN106875983A (zh) * 2016-12-28 2017-06-20 中国科学院合肥物质科学研究院 一种多模式运行的紧凑型核反应堆
CN107066745A (zh) * 2017-04-20 2017-08-18 西安交通大学 获取快中子堆堆芯瞬态过程三维中子通量密度分布的方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯预恒 等: "CEFR小栅板联箱及其节流件数值模拟", 《原子能科学技术》 *
刘一哲 等: "中国实验快堆全堆芯流量分配计算与试验", 《核动力工程》 *
李淞 等: "CEFR堆芯组件安装方式对组件间流量分配的影响", 《原子能科学技术》 *
李淞 等: "CEFR流量1区燃料组件管脚流量分配数值模拟", 《原子能科学技术》 *
郑怡姗 等: "示范快堆大栅板联箱水力特性数值模拟", 《第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112509715A (zh) * 2020-11-16 2021-03-16 中国原子能科学研究院 一种七组件流量测量实验段
CN112509715B (zh) * 2020-11-16 2022-08-05 中国原子能科学研究院 一种七组件流量测量实验段

Also Published As

Publication number Publication date
CN109599197B (zh) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107784156B (zh) 核动力装置蒸汽排放系统参数的计算方法
CN105184395B (zh) 含余热利用系统的火电机组的初参数确定方法
CN110531635B (zh) 一种基于“虚拟阀”的快堆主泵流通通道建模计算方法
CN107679294B (zh) 一种多通道板式换热器进出口设计方法
CN108090307A (zh) 一种基于积分平均温差法的多工况下板翅式换热器通道布局设计方法
Yoon et al. The effects of crossflow gap and axial bypass gap distribution on the flow characteristics in prismatic VHTR core
CN109599197A (zh) 一种基于压降补偿的快堆堆芯冷却剂流量分配方法
CN106531240B (zh) 一种换热器、反应堆模拟系统及其自然循环停滞再启动模拟实验方法
Liu et al. Critical heat flux (CHF) correlations for subcooled water flow boiling at high pressure and high heat flux
CN107341567A (zh) 梯级水库群的库容置换计算方法
CN106401726A (zh) 一种内燃机缸套水的冷却系统
Chu et al. Experimental and theoretical investigations on effect of U-tube inlet and secondary temperatures on reverse flow inside UTSG
CN105551548B (zh) 一种核电厂设备冷却水系统及其水温调节方法
CN103579144A (zh) 一种直流换流阀用模块流量均衡水路
Cao et al. Experimental investigation of tube diameter and inclination angle on steam condensation accompanying with air in tube bundles
Wysocki et al. The modeling of advanced BWR fuel designs with the NRC fuel depletion codes PARCS/PATHS
Dong et al. Numerical study on flow and heat transfer performance of serpentine parallel flow channels in a high voltage heater system
CN105160062B (zh) 一种同程管网水力校核方法
CN104853516B (zh) 一种同步加速器多级串级调温冷却水系统
CN209782784U (zh) 地热及挂片混合供热式调节系统
CN106991272A (zh) 一种用于燃耗计算中精确计算核素原子核密度的方法
CN105160063B (zh) 一种异程管网水力校核方法
Eidiani Transient stability constrained available transmission capability (ATC)
CN106126926A (zh) 一种能够处理温度分布效应的子群共振计算方法
CN205655697U (zh) 一种双背压凝汽器优化运行装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant