內冷式壓水堆堆芯概念設計及物理特性研究.pdf

1、與傳統(tǒng)壓水堆相比，內冷式壓水反應堆(IPWR，Inverted Pressurized Water Reactor)從幾何上改變了冷卻劑和燃料的位置，這種幾何就叫做內冷式幾何。IPWR堆芯燃料為鈾-釷-鋯的氫化物燃料,堆芯沒有單獨的燃料棒。IPWR這種幾何結構上特殊性，使得其相比于傳統(tǒng)壓水堆，具有堆芯壓降小、燃料溫度低、流道周向更加均勻、流致震顫小等優(yōu)點，這對于堆芯功率的提升具有重要意義。因此，本文利用MCNP程序和CFD程序對IPWR

2、堆芯進行了初步的概念設計。
　　本文根據(jù)堆芯的設計任務要求，通過使用MCNP與CFD程序對IPWR堆芯進行了詳細的物理-熱工計算，本人主要負責物理部分研究，其中包括燃料柵元欠慢化柵格分析、組件能譜分析、堆芯功率分布、功率峰因子、燃耗計算、平均管和熱管燃料柵元單通道熱工水力分析，其中熱工部分為引用他人結果。結果表明：當堆芯燃料柵元的冷卻劑通道直徑為11mm所對應的組件尺寸在物理-熱工方面性能最優(yōu)，此時堆芯熱功率為4000MW，徑向功

3、率峰因子為2.1，軸向功率峰因子為2.3。通過對堆芯功率的進一步展平，使得最終堆芯徑向功率峰因子為1.51，熱管軸向功率峰因子為1.59,并且通過對堆芯熱管進行熱工水力分析得到燃料中心溫度與包殼最大溫度都低于其限值，堆芯具有負的溫度反應性系數(shù)和負的空泡反應性。最后將IPWR最終結果與普通壓水堆進行了比較，IPWR在壓降，安全性與產(chǎn)功率方面都有較大的優(yōu)勢。因此，本文設計結果符合IPWR設計任務要求，為后續(xù)IPWR堆芯設計與進一步改進提供參