關(guān)于壓水堆核電站堆芯物理/熱工水力耦合特性分析

孫暖

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）8-191-01

摘 要 對于反應(yīng)堆堆芯而言，其在具體的實踐中，會涉及很多方面的因素，比如熱工水力、反應(yīng)堆物理等內(nèi)容?；谶@些情況，一方面可以說，熱工水力參數(shù)會受到一些因素的影響，這些因素可能是堆芯內(nèi)裂變功率；另一方面，對于反應(yīng)性變化而言，其可以受到熱工水力參數(shù)的影響，主要通過兩點方式進行，其一是燃料多普勒效應(yīng)；其二是慢化劑溫度效應(yīng)。

關(guān)鍵詞 壓水堆核電站 堆芯物理 熱工水力 耦合特性

對于RELAP5程序而言，RELAP5-3D是最新版本，在該項實踐中，應(yīng)用到的元素主要有兩個，其一是三維物理計算程序；其二是三維水力學(xué)部件。在應(yīng)用這兩種元素的同時，對堆芯進行計算，主要涉及熱工水力耦合、以及三維物理兩方面內(nèi)容。這一模式的應(yīng)用，對于實踐有著不錯的效果?；诖?，本文將以RELAP5-HD為基點，進行堆芯耦合計算，并建立對應(yīng)的模型，從而細致地研究堆核電站堆芯物理以及熱工水力耦合特性問題。

一、RELAP5-HD 相關(guān)仿真模型的建立

（一）中子物理模型

在建設(shè)RELAP5-HD 模型時，其所使用的程序中有很重要的一個，即Nestle程序。在利用該程序時，還融合進了新的內(nèi)容，也就是衰變熱計算模型，對于該模型進行適當(dāng)?shù)男薷暮?，就投入到Nestle程序中。對于Nestle程序而言，其具備一個基礎(chǔ)模型，就是擴散方程模式，在該模式中，其是三維帶6組的少群，還可以緩發(fā)中子。關(guān)于這一模式的應(yīng)用原理，主要涉及這幾點內(nèi)容，第一點是 NEM方式；第二點是三維功率系統(tǒng)分布，該分布屬于非線性迭代模式。之后，在進行對應(yīng)的加速求解，就可以解決此時出現(xiàn)的問題，比如堆芯穩(wěn)態(tài)特征值、以及瞬態(tài)等問題，在這一過程中，我國對于六角形等組件方面的計算比較有優(yōu)勢。

（二）物理/熱工水力節(jié)塊劃分與藕合方式

在該應(yīng)用中，其所依據(jù)的方法主要是相關(guān)節(jié)塊法，并以此為基點展開對應(yīng)的后續(xù)工作。對于堆芯物理網(wǎng)格而言，在進行整體劃分時，可以選擇一個處于一定范圍內(nèi)的組件為一個整體，并將其作為一個節(jié)塊，關(guān)于這一范圍的選擇依據(jù)主要是徑向上。而在考慮軸向上時，其所要解決的內(nèi)容就發(fā)生了一定的改變，主要是穩(wěn)定性、以及高效率收斂要求等方面，相關(guān)人員對這些內(nèi)容要進行全面考察。在進行該考察任務(wù)時，對于節(jié)塊的劃分，最小的單位就是正方體。經(jīng)過一段時間的操作后，這一整體將會被劃分成很多個小節(jié)塊，最終會形成1936個節(jié)塊。針對堆芯熱工水力，在進行徑向上操作時，對于每一個組件都要進行保障操作，尤其是其所具備的冷卻劑通道；而在進行軸向網(wǎng)格劃分動作中，需要考慮大量的內(nèi)容，包括節(jié)點實際數(shù)量、以及影響計算的因素等，同時還要進行劃分操作，主要劃分對象是相關(guān)冷卻劑通道，關(guān)于這一劃分操作所依據(jù)的標準是高度，最終形成水力學(xué)控制體，其數(shù)目是8個。此外，對于該控制體而言，其底部、頂部都要滿足一定的要求，即具備軸向反射層，同時，該反射層也要達到一定的要求，即其厚度要在合適的范圍內(nèi)，對于該范圍的取值，就是一個物理節(jié)塊。然后，在堆芯進出口處，要使用控制體部件，該部件屬于時間類別，為了保證該項操作的順利進行，對于其壓力邊界要滿足對應(yīng)的要求，尤其是聯(lián)通相關(guān)道具時，要忽略一些影響，比如不計環(huán)路等；還要忽略一些問題，比如相互交混問題等。

二、穩(wěn)態(tài)結(jié)果分析

（一）分析計算第一個燃料循環(huán)穩(wěn)態(tài)結(jié)果

在分析穩(wěn)態(tài)結(jié)果時，其分析主要對象是第一個燃料，具體而言，要分析其滿功率工況點，并對其進行計算，計算內(nèi)容涉及穩(wěn)態(tài)結(jié)果。在這一工況點下，關(guān)于調(diào)節(jié)棒棒位，是189 步。在具體實踐中，要考慮硼這一化學(xué)元素，這一元素的堆芯分布比較有規(guī)律，為此，在進行計算的時候，很重要的一點，就是要調(diào)節(jié)硼的濃度，以保障整個堆芯狀態(tài)，使其處于臨界范圍之內(nèi)。此外，要想提高工作效率，尤其是數(shù)據(jù)比對方面，那么就要進行歸一化處理，其處理對象主要是功率分布結(jié)果。具體而言，對于滿功率工況，要比較分析徑向功率，在這一過程中，有時候會發(fā)現(xiàn)誤差的存在，尤其是其值為Num3 時，與電廠相關(guān)參數(shù)值相比，仿真結(jié)果比較真實；而對于一些誤差值為600的情況，通過分析可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因，即在進行實操時，總會出現(xiàn)一定的不穩(wěn)定情況、以及客觀因素等。

（二）滿功率工控下相關(guān)組件通道中的流量分配因子

在進行具體的實踐中，關(guān)于水力實驗?zāi)M而言，其主要實驗對象有以下兩點，其一，對相關(guān)流量分配而言，是孔板幾何結(jié)構(gòu)；其二，對整體流量分配而言，具體指在進行這一操作所造成的的影響。在這一過程中，并不涉及堆芯活性區(qū)域內(nèi)容，而且對于不同通道而言，其積分功率水平不同，因而會影響整體流量的分配情況。此外，在進行仿真實驗前，要滿足一個前提條件，即所有通道中幾何結(jié)構(gòu)是一樣的，只有滿足這一情況，才可以進行之后的操作。

三、結(jié)語

綜上所述，關(guān)于壓水堆核電站問題，在進行堆芯物理/熱工水力耦合特性分析時，可以從兩點內(nèi)容進行分析，其一是建立RELAP5-HD 相關(guān)仿真模型；其二是分析穩(wěn)態(tài)結(jié)果，此外，還可以考慮對應(yīng)的掉棒事故工況結(jié)果，進而更好的解決壓水堆核電站問題。

參考文獻：

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