HFETR熱點(diǎn)工程因子修訂范文
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《核動(dòng)力工程雜志》2014年第三期
1熱點(diǎn)因子計(jì)算方法
熱點(diǎn)因子計(jì)算方法主要有3種：乘積法、統(tǒng)計(jì)法和混合法。乘積法是指把反應(yīng)堆內(nèi)可能出現(xiàn)的各種最不利因素連乘起來(lái)；該方法過(guò)于保守，不利于提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。統(tǒng)計(jì)法是指把反應(yīng)堆內(nèi)可能出現(xiàn)的各種不利因素的變化看出按統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布，然后再按統(tǒng)計(jì)規(guī)律去綜合各參數(shù)對(duì)計(jì)算參數(shù)的影響；這樣的計(jì)算結(jié)果有一定的超過(guò)設(shè)計(jì)限值的概率，在一定程度上不利于反應(yīng)堆的安全?；旌戏ㄊ墙橛谏鲜鰞煞N方法之間的一種方法，它把與元件加工、裝配等有關(guān)的參數(shù)當(dāng)做統(tǒng)計(jì)分布，這些參數(shù)先按統(tǒng)計(jì)法處理得出一個(gè)熱點(diǎn)因子，然后再與其他熱點(diǎn)因子連乘，最后得到一個(gè)總的熱點(diǎn)因子。為了保證反應(yīng)堆的安全，同時(shí)提高反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性，混合法是最好的分析方法。本文采用混合法對(duì)多層套管元件的工程熱點(diǎn)因子敏感性分析。
2.1燃料元件熱工分析
燃料元件盒表面的名義壁溫可表示成。
為了對(duì)貯存水池的散熱能力進(jìn)行計(jì)算，必須對(duì)貯存水池內(nèi)的現(xiàn)有熱源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出不同儲(chǔ)存歷史的乏燃料元件剩余釋熱。選用“魏格納-韋”經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)水池內(nèi)的乏燃料元件剩余釋熱計(jì)算。王家豐等于1979年根據(jù)元件加工標(biāo)準(zhǔn)、有關(guān)的熱工水力試驗(yàn)結(jié)果及運(yùn)行定值等確定了HFETR的熱點(diǎn)因子[1]（簡(jiǎn)稱為“1979版”）。根據(jù)現(xiàn)目前反應(yīng)堆運(yùn)行測(cè)量技術(shù)、HFETR燃料組件技術(shù)條件[2-6]、HFETR熱工計(jì)算方法[7-8]等方面，提出一套新的工程因子（簡(jiǎn)稱為“2013版”）?！?013版”對(duì)不確定的參數(shù)沿用以往的值，與1979年的工程因子的比較見表1。
2.3計(jì)算結(jié)果比較及分析
2.3.1各層燃料元件最高壁溫計(jì)算結(jié)果比較以HFETR85-II爐各燃耗步中最大盒功率的燃料元件為分析對(duì)象，反應(yīng)堆運(yùn)行功率為75MW。設(shè)定一次水入口水溫45℃，燃料元件入口平均流速6.74m/s。首先利用HFETR帶肋多層套管元件流場(chǎng)及溫度場(chǎng)數(shù)值模擬程序CASH計(jì)算得出燃料元件名義參數(shù)，再以此為輸入，利用GCYZ程序?qū)θ剂显跍氐墓こ桃蜃訙厣M(jìn)行計(jì)算。兩套不同的工程因子附加溫升及各層燃料元件最高壁溫見表2。由計(jì)算結(jié)果可以看出，修正后的工程因子加溫升較以前降低，平均小6.02℃，而最大壁溫處的工程因子附加溫升可降低6.83℃?？梢钥闯?，以往所考慮的工程因子是偏保守的。
2.3.2HFETR85-II爐燃料元件熱工計(jì)算比較根據(jù)物理計(jì)算結(jié)果，計(jì)算出不同燃耗棒位下的熱盒元件運(yùn)行功率下壁面最高溫度，以及根據(jù)HFETR元件穩(wěn)態(tài)工況下的熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，計(jì)算出不同燃耗棒位下當(dāng)燃料元件包殼最高溫度達(dá)到190℃時(shí)，熱盒元件及相應(yīng)的HFETR堆芯允許運(yùn)行功率（表3）。表3中PB為元件盒功率。為反應(yīng)堆最大允許功率。由計(jì)算結(jié)果可以看出，修正工程因子后不同燃耗棒位下的熱盒元件運(yùn)行功率下壁面最高溫度的工程因子附加溫升較以前降低約5.8℃，各不同燃耗棒位下HFETR堆芯允許運(yùn)行功率提高約5MW。
3結(jié)束語(yǔ)
對(duì)HFETR燃料元件工程因子進(jìn)行修訂，并分析其對(duì)燃料元件最高壁溫及反應(yīng)堆安全的運(yùn)行運(yùn)行功率的影響。從分析結(jié)果可以看出，隨著HFETR測(cè)量技術(shù)、熱工水力計(jì)算手段及燃料元件制造加工技術(shù)的提高，反應(yīng)堆實(shí)際運(yùn)行參數(shù)偏離名義值降低，熱管、熱點(diǎn)工程因子所帶來(lái)的附加溫升減小，從而可以提高HFETR堆芯的安全運(yùn)行功率，提高了反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性。
作者：胡躍春鄧才玉李海濤徐濤忠莫政宇單位：中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院四川大學(xué)水利水電學(xué)院