低壓力、低蒸汽質(zhì)量下自然循環(huán)系統(tǒng)核熱耦合兩相流不穩(wěn)定性數(shù)值分析

1、低壓力、低蒸汽質(zhì)量下自然循環(huán)系統(tǒng)核熱低壓力、低蒸汽質(zhì)量下自然循環(huán)系統(tǒng)核熱耦合兩相流不穩(wěn)定性數(shù)值分析耦合兩相流不穩(wěn)定性數(shù)值分析論文信息論文信息論文歷史：收稿日期：200101013；修回日期：2011824；發(fā)表日期：2011824。論文摘要論文摘要基于一維兩相漂移流模型，我們數(shù)值模擬了在考慮與不考慮點(diǎn)中子動(dòng)力學(xué)兩種情況下，5兆瓦核供熱堆（由清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究所開發(fā)，北京）測(cè)試回路（HRTL5）的兩相流穩(wěn)定性特性。分析了系統(tǒng)在1

2、.5MPa的低氣壓下和低于10％的低蒸汽質(zhì)量下的密度波振蕩不穩(wěn)定性。模擬了系統(tǒng)在壓力PSYS=1.5兆帕下入口過冷度和熱流通量對(duì)系統(tǒng)不穩(wěn)定的的影響。計(jì)算結(jié)果表明，在不同的熱通量下存在兩個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定性入口過冷邊界。在不考慮點(diǎn)中子動(dòng)力學(xué)下，計(jì)算結(jié)果與HRTL5實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。在考慮點(diǎn)中子動(dòng)力學(xué)與不考慮核特性兩種情況下，系統(tǒng)表現(xiàn)出的不穩(wěn)定邊界相差并不大。但如果加上點(diǎn)中子動(dòng)力學(xué)，在系統(tǒng)不穩(wěn)定區(qū)，系統(tǒng)的熱工水力參數(shù)的振蕩幅度和階段將受到某種影響

3、。自20世紀(jì)50年代，隨著核反應(yīng)堆（特別是沸水反應(yīng)堆）商業(yè)化的開始，國(guó)際范圍內(nèi)興起了對(duì)兩相流動(dòng)不穩(wěn)定的研究。在反應(yīng)堆熱工水力設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定兩相流一直是一條重要的安全準(zhǔn)則。自從沸水反應(yīng)堆（BWR）的發(fā)展和商業(yè)化以來(lái)，熱工水力穩(wěn)定性一直是設(shè)計(jì)、操作和安全的最重要問題之一。沸水堆兩相流不穩(wěn)定的研究通常是基于高蒸汽品質(zhì)和強(qiáng)制循環(huán)的條件下。Boure等人（1973年）對(duì)于流量不穩(wěn)定提出了清晰的分類。這些不穩(wěn)定性分析大多基于強(qiáng)制循環(huán)的條件，而且密度波

4、不穩(wěn)定性分析是基于沸水堆的高蒸汽質(zhì)量條件。之后，雷希（1980）對(duì)前人關(guān)于流動(dòng)不穩(wěn)定性的分析做了一些補(bǔ)充，包括非線性、多維性和即時(shí)性的結(jié)果。Fukuda和Kobl（1979）首次發(fā)表了低蒸汽品質(zhì)下的密度波振蕩不穩(wěn)定性分析。尤其是嚴(yán)重的三哩島（TMI）和切爾諾貝利核事故以來(lái)，核工程師的設(shè)計(jì)理念受到了極大的影響。固有的安全和非能動(dòng)安全的設(shè)計(jì)理念吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。因?yàn)榉浅：?jiǎn)單的設(shè)備和固有安全特性，自然循環(huán)的設(shè)計(jì)理念被引入，并一直在新的先進(jìn)

5、反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)中作為一個(gè)重要的操作模式。例如，余熱排出系2.方法方法在這次調(diào)查研究中，四方程漂移流模型被用于描述系統(tǒng)的流動(dòng)特性，6組緩發(fā)中子點(diǎn)中子動(dòng)力學(xué)被用來(lái)模擬在堆芯產(chǎn)生的熱量，在這個(gè)基礎(chǔ)上我們還自行開發(fā)了計(jì)算代碼。HRTL5的特性，如Fig.1，整個(gè)循環(huán)可分為7個(gè)流動(dòng)區(qū)域，包括單相流區(qū)，高度過冷沸騰區(qū)，低過冷沸騰區(qū)，加熱段和冷凝段飽和沸騰區(qū)，單相氣態(tài)沸騰區(qū)，上升段絕熱泡核沸騰區(qū)，下降段單相流區(qū)。這就是樣有關(guān)自然循環(huán)的詳細(xì)分區(qū)。在本次