池式钠冷快堆几何尺寸较大,堆内构件较多且结构较为复杂,使系统内热钠池与冷钠池的流动和传热情况复杂。一台一回路泵卡轴事故工况下,堆内复杂结构导致系统流场和热场呈现高度的不确定性和非对称性,可能发生冷却剂通过压力管倒流等现象。现有的一维或二维程序,多数的计算模型是基于反应堆的理论工作状态。无法准确求解快堆三维热工水力特性。本文针对CEFR(China Experimental Fast Reactor),一回路系统满功率运行工况和卡轴工况,确定计算模型范围。借助多孔介质模型和接触热阻方法,简化计算模型后,得到概念模型。整体网格采用Fluent Meshing中的Poly方法,设置关键区域的流动阻力、热源功率和冷却功率,基于Coupled算法对快堆一回路满功率运行工况进行数值模拟,将仿真结果与一维程序计算结果进行对比,并进行网格无关性验证,最终得到合适的网格模型。基于钠冷快堆一回路系统满功率运行工况,开展一台一回路泵卡轴事故工况三维数值模拟,获得全堆三维热工水力参数。计算表明:卡轴事故工况下,堆内流场和热场分布具有明显的非对称性。热钠池热分层现象明显,主容器冷却系统故障环路出口、故障环路压力管、中间热交换器等位置,均发生倒流现象。其中正常环路钠泵压力管、堆芯出口、故障环路钠泵压力管的流量比值为3:2:1。故障环路中间热交换器从开始倒流到倒流现象强烈总计70s。通过建立钠冷快堆一回路系统计算模型,开展卡轴工况的数值模拟工作,获得堆内事故工况下的三维热工水力特性。为堆内结构的设计和仿真分析提供重要参考。
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