CN113948230B - 冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法 - Google Patents

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Abstract

为解决现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，包括：调整冷态堆旁漏流试验的流量以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1；根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1。从而，本发明实施例解决了现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，根据本发明实施例的方法建立冷态试验工况可直接模拟原型反应堆中热态流体的流动。

Description

冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法
技术领域
本发明涉及一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法。
背景技术
压水反应堆中存在多处堆旁漏流结构，包括上封头旁流、围板旁流、导向管旁流和出口管缝隙漏流等，反应堆旁漏流份额是反应堆热工水力设计的一项重要指标，需要通过相应的反应堆旁漏流试验加以验证。
原型反应堆冷却剂处于热态的高温高压状态，而反应堆旁漏流试验由于经济性考虑，往往采用低温低压的冷态水开展试验研究，因此需要考虑如何将冷态堆旁漏流试验工况与原型热态运行工况相对应，使冷态堆旁漏流试验结果能完全反映原型反应堆热态工况。
原型反应堆为高温高压工况，原型堆旁漏流雷诺数较高；堆旁漏流试验介质为低温低压，堆旁漏流试验雷诺数较低。根据流体流动的自模特性，若原型堆旁漏流均位于自模区，达到自模区后其阻力系数趋于恒定，不随雷诺数增大而变化，因此冷态堆旁漏流试验雷诺数不必与原型热态完全对应，只需要将雷诺数增大至自模区间即可。若原型堆旁漏流并未进入自模区，那么冷态堆旁漏流试验雷诺数必须与原型热态雷诺数一致，冷态堆旁漏流试验才能反应原型热态流动状态。
发明内容
为解决现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法。
本发明实施例通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1。
进一步的，调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1。
进一步的，冷态堆旁漏流试验的水密度ρ1和冷态堆旁漏流试验的运动粘度υ1，由T1和压力P1通过计算得到，其中，T1为冷态堆旁漏流试验的温度，P1为冷态堆旁漏流试验的压力；
原型反应堆冷却剂的密度ρ2和原型反应堆冷却剂的运动粘度υ2，由T2和压力P2通过计算得到，其中，T2为原型反应堆冷却剂设计温度，P2为原型反应堆冷却剂设计压力。
进一步的，根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流阻力系数ξ2；
其中，A为参考截面面积。
进一步的，所述方法还包括：根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额；包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，冷态堆旁漏流试验的流体为水。
第二方面，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到原型反应堆热态堆旁漏流参数的方法，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1。
进一步的，根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
本发明实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实施例的一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，通过调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1；得到了用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1和原型反应堆旁漏流份额，从而解决了现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，从而，根据本发明实施例的方法建立冷态试验工况可直接模拟原型反应堆中热态流体的流动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为反应堆旁漏流试验雷诺数Re与阻力系数ξ关系图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
为解决现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，参考图1所示，第一方面，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1。
其中使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，指的是冷态堆旁漏流试验的差压与ΔP1相差不大的值，该值足以准确或较准确反映原型反应堆热态流体流动状态。
从而本发明实施例通过整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，解决了现有技术中存在的原型反应堆旁漏流未进入自模区时冷态堆旁漏流试验无法得到代表原型热态流动状态参数的技术问题，从而，根据本发明实施例的方法建立冷态试验工况可直接模拟原型反应堆中热态流体的流动。
进一步的，调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1。
进一步的，冷态堆旁漏流试验的水密度ρ1和冷态堆旁漏流试验的运动粘度υ1，由T1和压力P1通过计算得到，其中，T1为冷态堆旁漏流试验的温度，P1为冷态堆旁漏流试验的压力；
原型反应堆冷却剂的密度ρ2和原型反应堆冷却剂的运动粘度υ2，由T2和压力P2通过计算得到，其中，T2为原型反应堆冷却剂设计温度，P2为原型反应堆冷却剂设计压力。
进一步的，根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流阻力系数ξ2；
其中，A为参考截面面积。
进一步的，所述方法还包括：根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额；包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，冷态堆旁漏流试验的流体为水。
第二方面，本发明实施例提供一种冷态堆旁漏流试验得到原型反应堆热态堆旁漏流参数的方法，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压接近ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额。
进一步的，调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1。
进一步的，根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
整体的公式推导如下：
原型反应堆旁漏流已知参数包括ΔP2、T2、P2、根据T2、P2可计算得到ρ2和υ2；
原型反应堆旁漏流热态下有：
反应堆冷态旁漏流试验有：
式中ΔP为旁漏流差压，ξ为旁漏流阻力系数，ρ为流体密度，Q为流体流量，A为参考截面面积，Re为雷诺数，De为参考截面当量直径，υ为运动粘度，其中，各个参数的角标1对应冷态下参数，角标2对应原型反应堆热态下参数，比如Q1表示冷态堆旁漏流试验的流量；Q2表示原型反应堆旁漏流的流量，依次类推。
开展反应堆旁漏流试验时，针对原型热态流动未自模的情况，必须保证冷态试验雷诺数与原型热态雷诺数相等，即：
Re1＝Re2 (5)
根据流体力学基本理论可知当旁漏流冷态试验雷诺数与原型热态雷诺数相等时，两者阻力系数也相等，即：
ξ1＝ξ2 (6)
将式(2)和式(4)代入式(5)可得：
将式(1)和式(3)相比，可得：
将式(6)和式(7)代入式(8)可得：
反应堆旁漏流试验中，将旁漏流差压调整到ΔP1，此时对应的回路流量为Q1，将该Q1值代入式(3)和式(7)，可分别得到原型热态下旁漏流阻力系数ξ2和旁漏流流量Q2：
将旁漏流试验获得的原型热态下旁漏流流量Q2除以反应堆热态总流量即可得到反应堆旁漏流份额。
从而，本发明实施例利用公式计算得到冷态旁漏流试验需要建立的差压ΔP1，并在该ΔP1下开展冷态试验，用来模拟原型热态旁漏流流动差压ΔP2，实现了模拟原型反应堆中热态流体的流动，在原型反应堆旁漏流未自模的情况下，确定冷态旁漏流试验工况，该工况雷诺数与原型反应堆热态工况雷诺数相一致，冷态试验结果可反映原型热态流动，并可用于反应堆旁漏流份额计算。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1；
所述根据ρ1、Q1和ΔP1，计算得到用于计算原型反应堆堆旁漏流阻力系数ξ2的堆旁漏流阻力系数ξ1，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流阻力系数ξ2；
其中，A为参考截面面积。
2.如权利要求1所述冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，
冷态堆旁漏流试验的水密度ρ1和冷态堆旁漏流试验的运动粘度υ1，由T1和压力P1通过计算得到，其中，T1为冷态堆旁漏流试验的温度，P1为冷态堆旁漏流试验的压力；
原型反应堆冷却剂的密度ρ2和原型反应堆冷却剂的运动粘度υ2，由T2和压力P2通过计算得到，其中，T2为原型反应堆冷却剂设计温度，P2为原型反应堆冷却剂设计压力。
3.如权利要求1所述冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，
还包括：根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额。
4.如权利要求3所述冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额，包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
5.如权利要求1-4任意一项所述冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，冷态堆旁漏流试验的流体为水。
6.一种冷态堆旁漏流试验得到热态原型反应堆旁漏流参数的方法，其特征在于，包括：
调整冷态堆旁漏流试验的流量Q1以使冷态堆旁漏流试验的差压为ΔP1，进行冷态堆旁漏流试验，其中：
其中，ΔP2为原型反应堆旁漏流的差压，ρ1为冷态堆旁漏流试验的流体密度，υ1为冷态堆旁漏流试验的流体运动粘度，ρ2为原型反应堆冷却剂的密度，υ2为原型反应堆冷却剂的运动粘度；
根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额；
根据Q1计算原型反应堆旁漏流份额；包括：
根据以下公式计算原型反应堆旁漏流的流量Q2：
Q2除以原型反应堆总流量，得到原型反应堆旁漏流份额。
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