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医院中子照射器热工水力数值模拟

专 业: 核能科学与工程
关键词: in hospital neutron irradiator thermal-hydraulics numerical
分类号: O571
形 态: 共 92 页 约 60,260 个字 约 2.882 M内容
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内容摘要


反应堆热工水力计算研究在反应堆设计中占有重要的地位。

本文对医院中子照射器的反应堆堆芯结构进行了热工水力计算分析。

由于医院中子照射器内部结构的复杂性,以及采用自然循环的流动方式,本文采用了目前国际上通用的CFDComputational Fluid Dynamics计算程序,利用先进的数值计算方法对课题进行了细致的研究。

本文在建模过程中,对于堆芯的复杂区域采用了非结构化网格,对于堆芯以外的区域采用了结构化网格,即保证生成网格的质量,又减少了网格数量。

在数值计算中,采用了工程上广泛应用的湍流模型和壁面函数法。

本文首先建立了与实验条件一致的数值模型,计算了不同功率水平下堆芯进、出口温差以及燃料元件包壳外表面温度,通过与实验值的比较,验证了所选择计算方法的正确性。

采用了确定的计算方法对反应堆实际条件下的工况进行了研究,得到了详尽的计算结果,给出了医院中子照射器堆芯的流场和温场,以及燃料元件包壳外表面和内部芯块的温度分布。

在此基础之上,预测了燃料元件包壳外表面出现沸腾时的反应堆功率。

本研究评价了医院中子照射器结构中导流筒和助流筒的作用,给出了适当的导流筒高度;结果也表明原设计..……

全文目录


摘要
目录
第一章 引言
1.1 课题研究的背景
1.1.1 医院中子照射器简介
1.1.2 本课题研究的目的与意义
1.2 国内外微堆的热工水力研究
1.3 反应堆热工水力分析方法与计算软件的发展
1.4 论文的主要工作
1.4.1 课题的主要研究内容
1.4.2 课题研究的创新点
第二章 数学模型及数值方法的介绍
2.1 概述
2.2 流体动力学基本控制方程
2.2.1 稳态自然循环条件下的控制方程
2.2.2 湍流模型与壁面函数法
2.3 控制方程采用的离散化方法及离散格式
2.3.1 有限容积法的简介
2.3.2 离散格式-QUICK格式的简介
2.4 流场数值解法
2.5 本章小结
第三章 计算软件简介
第四章 网格和计算模型
4.1 建立几何模型
4.2 划分网格
4.3 制定边界条件
4.4 本章小结
第五章 计算模型的验证
5.1 实验条件与实际条件的区别
5.2 数值模型计算结果的验证
5.3 本章小结
第六章 计算结果
6.1 实验条件和实际条件下堆芯进、出口温差的比较
6.1.1 燃料元件均匀发热与实际发热对堆芯进、出口温差的影响
6.1.2 铍块、石墨瓦和铝瓦的发热和导热对堆芯进、出口温差的影响
6.2 名义工况下医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.2.1 名义工况额定功率时医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.2.1.1 名义工况额定功率时堆芯轴向水温分布
6.2.1.2 名义工况额定功率时堆芯不同高度径向水温分布
6.2.1.3 名义工况额定功率时堆芯轴向流速分布
6.2.1.4 名义工况额定功率时燃料元件包壳外表面温度分布
6.2.1.5 名义工况额定功率时燃料元件芯块中心温度分布
6.2.1.6 名义工况额定功率时铍块、石墨瓦和铝瓦温度分布
6.2.1.7 名义工况额定功率时中心控制棒内镉层温度分布
6.2.2 名义工况表面沸腾功率时医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.2.2.1 名义工况表面沸腾功率的确定
6.2.2.2 名义工况表面沸腾功率时堆芯轴向水温分布
6.2.2.3 名义工况表面沸腾功率时堆芯不同高度径向水温分布
6.2.2.4 名义工况表面沸腾功率时堆芯轴向流速分布
6.2.2.5 名义工况表面沸腾功率时燃料元件包壳外表面温度分布
6.2.2.6 名义工况表面沸腾功率时燃料元件芯块中心温度分布
6.2.2.7 名义工况表面沸腾功率时铍块、石墨瓦和铝瓦温度分布
6.2.2.8 名义工况表面沸腾功率时中心控制棒内镉层温度分布
6.3 实际工况下医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.3.1 实际工况额定功率时医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.3.1.1 实际工况额定功率时堆芯轴向水温分布
6.3.1.2 实际工况额定功率时堆芯不同高度径向水温分布
6.3.1.3 实际工况额定功率时堆芯轴向流速分布
6.3.1.4 实际工况额定功率时燃料元件包壳外表面温度分布
6.3.1.5 实际工况额定功率时燃料元件芯块中心温度分布
6.3.1.6 实际工况额定功率时铍块、石墨瓦和铝瓦温度分布
6.3.1.7 实际工况额定功率时中心控制棒内镉层温度分布
6.3.2 实际工况表面沸腾功率时医院中子照射器堆芯热工水力参数
6.3.2.1 实际工况表面沸腾功率的确定
6.3.2.2 实际工况表面沸腾功率时堆芯轴向水温分布
6.3.2.3 实际工况表面沸腾功率时堆芯不同高度径向水温分布
6.3.2.4 实际工况表面沸腾功率时堆芯轴向流速分布
6.3.2.5 实际工况表面沸腾功率时燃料元件包壳外表面温度分布
6.3.2.6 实际工况表面沸腾功率时燃料元件芯块中心温度分布
6.3.2.7 实际工况表面沸腾功率时铍块、石墨瓦和铝瓦温度分布
6.3.2.8 实际工况表面沸腾功率时中心控制棒内镉层温度分布
6.4 不同工况下医院中子照射器堆芯热工水力参数总结
6.5 燃料元件功率误差因子分布的敏感性分析
6.6 导流筒作用的评估
6.7 助流筒作用的评估
6.8 堆芯出口温度测量需要注意的一些问题
6.9 本章小结
第七章 总结
参考文献

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中图分类: > O571 > 数理科学和化学 > 原子核物理学、高能物理学 > 原子核物理学

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