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外围熔盐层堵塞状态下熔盐堆内部温度分布分析

         
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摘要

出于冷却结构材料上的考虑,石墨慢化通道型熔盐堆通常在石墨反射层与反应堆容器间设置了外围熔盐层.针对2 MW液态燃料熔盐堆的概念设计,利用三维稳态热工水力学模型分析了外围熔盐层在不同堵塞情况下对反射层和合金温升造成的影响.熔盐堆内石墨慢化材料等固体区域的温度计算采用三维热传导模型,各个通道内熔盐采用一维单相流体模型描述.外围熔盐层在不同堵塞情况下分别采用一维单相流体模型和三维层流模型.计算结果表明:在外围熔盐层内总流量降低的堵塞情况下,外围熔盐层对反射层的冷却效果受到显著影响,在外围熔盐层的流量降低至堆芯额定流量0.365%时,反应堆容器的最高温度接近730 °C,临近合金材料温度上的安全限值;当外围熔盐层内存在直径为4 cm的圆形局部堵塞(接近下熔盐通道半径)区域时,堵塞没有显著改变堆内的温度分布,堵塞区域的最高温度为621.74 °C,未超过合金材料的安全限值.%[Background] For the graphite-moderated channel type molten salt reactor, the outer salt layer is typically adopted to cool the graphite moderator and the reactor vessel. Since the outer salt layer is adjacent to the alloy, the safety of the structure material is directly influenced by the cooling effect of the outer salt layer. [Purpose] This study aims at researching the influence of the outer salt layer under blocked situation on the temperature distribution of reflector and alloy for a conceptual designed 2 MW experimental molten salt reactor. [Methods] First of all, a three-dimensional thermal-hydraulic model is built to analyze the temperature distribution of the solid region using the three-dimensional heat conduction model. The solid region includes the graphite moderator, fuel assemblies and reactor vessel. Then the fuel salt in the channel is simulated with the one-dimensional single-phase flow model. The outer salt layer is simulated with either one-dimensional single-phase flow model or three-dimensional laminar flow model, which depends on the blocked situation. Finally, the temperature field and mass flow distribution of the 2 MW experimental molten salt reactor is calculated with the thermal-hydraulic model, when the total mass flow in the outer salt layer reduces and the outer salt layer contains local blocked region. [Results] The simulation results show that the cooling effect of the outer salt layer is seriously influenced by the total mass flow in the outer salt layer. The results also reveal that the local blocking, a solid region with a diameter of 4 cm (close to the radius of down salt channel) exists in the outer salt layer, in the outer salt layer does not change the temperature field of the reactor obviously. [Conclusion] Base on the results, when the total mass flow in the outer salt layer is reduced to 0.365% of the rated mass flow, the maximum temperature of reactor vessel is close to 730 degree celsius, which is near the safety limit of alloy. And if the local blocking situation happens, the maximum temperature of the blocked region reaches 621.74 degree celsius, which is below the safety limit of alloy.

著录项

  • 来源
    《核技术》 |2018年第5期|68-75|共8页
  • 作者

    何龙; 余呈刚; 郭威; 戴叶; 沈佳杰; 王海玲; 蔡翔舟;

  • 作者单位

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院大学 北京 100049;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800;

    中国科学院先进核能创新研究院 上海 201800;

    中国科学院大学 北京 100049;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 反应堆热工动态和计算;
  • 关键词

    熔盐堆; 热工水力学; 外围熔盐层; 堵塞;

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