【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及核反應(yīng)堆試驗(yàn)研究領(lǐng)域，特別是涉及一種核反應(yīng)堆臨界熱流密度試驗(yàn)用加熱棒的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
1、臨界熱流密度(critical?heat?flux，chf)是指沸騰傳熱機(jī)理發(fā)生變化，發(fā)熱元件表面發(fā)生傳熱惡化時(shí)單位表面積產(chǎn)生的熱量。chf是流體動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)現(xiàn)象綜合的結(jié)果，低含汽率下發(fā)生chf時(shí)一般稱為偏離泡核沸騰(dnb)，高含汽率下發(fā)生chf時(shí)一般稱為干涸(dryout)。
2、chf是壓水反應(yīng)堆安全相關(guān)的重要限制性熱工參數(shù)。壓水反應(yīng)堆為避免燃料組件破損，要求在正常運(yùn)行或中等頻率事故工況(即i、ii類工況)下堆芯不能發(fā)生偏離泡核沸騰，并將chf作為判斷堆芯是否出現(xiàn)偏離泡核沸騰現(xiàn)象的參數(shù)。
3、由于引起chf現(xiàn)象的熱力學(xué)和流體力學(xué)過程極其復(fù)雜，chf發(fā)生時(shí)的傳熱傳質(zhì)過程極其復(fù)雜，影響因素很多，迄今為止，chf的機(jī)理還不完全清楚，甚至還沒有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，還不能對(duì)chf值進(jìn)行理論計(jì)算，對(duì)chf的研究主要依賴于試驗(yàn)研究。實(shí)踐中，計(jì)算chf的關(guān)系式很多，但都是經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式，其適用范圍都有一定的限制。
4、chf試驗(yàn)通常使用表征燃料組件格架設(shè)計(jì)特征的小比例格架、和模擬燃料棒的電加熱棒組裝而成的棒束試驗(yàn)件，在高溫、高壓試驗(yàn)回路中開展不同壓力、入口冷卻劑流量、入口冷卻劑溫度工況下的試驗(yàn)，獲得加熱棒表面發(fā)生傳熱惡化時(shí)的chf值。即，利用chf試驗(yàn)，可以獲得特定類型燃料組件在一定熱工水力條件下的臨界熱流密度，并與子通道程序結(jié)合，開發(fā)或驗(yàn)證chf關(guān)系式。
5、加熱棒是chf試驗(yàn)的重要試驗(yàn)件，主要是
6、反應(yīng)堆中核燃料元件功率分布在軸向上通常是非均勻的，為模擬核燃料元件軸向非均勻釋熱特征，需要對(duì)加熱體軸向功率分布曲線進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。
7、現(xiàn)有技術(shù)中，關(guān)于如何設(shè)計(jì)以上所述的加熱棒，公開的技術(shù)比較少。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N核反應(yīng)堆臨界熱流密度試驗(yàn)用加熱棒的設(shè)計(jì)方法，以合理地指導(dǎo)臨界熱流密度試驗(yàn)中加熱棒試驗(yàn)件的研發(fā)與制造。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N核反應(yīng)堆臨界熱流密度試驗(yàn)用加熱棒的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：選取所述加熱棒的目標(biāo)功率曲線，所述目標(biāo)功率曲線為計(jì)算得到的反應(yīng)堆中燃料棒的軸向功率曲線；確定所述加熱棒的軸向功率曲線的峰值功率，所述加熱棒的軸向功率曲線的峰值功率為所述燃料棒的軸向功率曲線的功率最大值；確定所述加熱棒的軸向功率曲線的端點(diǎn)功率，根據(jù)所述峰值功率p2、所述加熱棒的最小內(nèi)徑ri1、所述加熱棒的最大內(nèi)徑ri2、所述加熱棒的外徑ro以及公式(1)確定所述加熱棒的軸向功率曲線的端點(diǎn)的功率值p1；
3、
4、與所述目標(biāo)功率曲線盡可能接近，使所述加熱棒的軸向功率曲線的積分面積與所述反應(yīng)堆中燃料棒的軸向功率曲線的積分面積相同的條件下，生成所述加熱棒的軸向功率曲線。
5、作為一個(gè)實(shí)施例，在所述峰值功率附近，所述加熱棒的軸向功率曲線與所述目標(biāo)功率曲線大致一致。
6、通過本申請(qǐng)的加熱棒的設(shè)計(jì)方法制備的加熱棒可真實(shí)地模擬壓水堆中的燃料棒釋熱。
7、作為一個(gè)實(shí)施例，所述加熱棒的壁厚大于預(yù)定值，以使所述加熱棒具有足夠機(jī)械強(qiáng)度。
8、本申請(qǐng)的加熱棒的設(shè)計(jì)方法考慮了加熱棒的應(yīng)用條件，以使加熱棒在高壓條件下仍能夠保證試驗(yàn)正常進(jìn)行。
9、作為一個(gè)實(shí)施例，所述加熱棒的內(nèi)徑大于預(yù)定值，以容納試驗(yàn)儀器。
10、本申請(qǐng)的加熱棒的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的加熱棒內(nèi)徑考慮了實(shí)際的實(shí)驗(yàn)要求，
11、作為一個(gè)實(shí)施例，所述加熱棒包括加熱體，所述加熱體的外徑與所述燃料棒外徑相同，所述加熱體的長度與所述燃料棒活性區(qū)的長度相同。
12、本申請(qǐng)的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，考慮現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)條件，通過調(diào)整加熱棒功率分布曲線，使加熱棒滿足軸向功率曲線的積分面積與反應(yīng)堆中燃料棒的軸向功率曲線的積分面積相同且滿足峰值功率、加熱棒的最小內(nèi)徑、加熱棒的最大內(nèi)徑約束關(guān)系來設(shè)計(jì)加熱棒，滿足真實(shí)模擬燃料棒釋熱情況的同時(shí)也滿足了制造可行性要求。
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1.一種核反應(yīng)堆臨界熱流密度試驗(yàn)用加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述加熱棒包括加熱體，所述加熱體的外徑與所述燃料棒外徑相同，所述加熱體的長度與所述燃料棒活性區(qū)的長度相同。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種核反應(yīng)堆臨界熱流密度試驗(yàn)用加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱棒的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：干富軍，嚴(yán)錦泉，張朝柱，施偉，潘文安，劉展，吳放，張迪，范華彬，魏岑，陳朋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海核工程研究設(shè)計(jì)院股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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