常元智 棒状燃料元件的稳态热工水力分.docVIP

棒状燃料元件的稳态热工水力分析 作者姓名：常元智 专业名称：核工程与核技术 指导教师：栾峰 讲师 摘要 本文为研究棒状燃料元件所组成的堆芯的热工水力,计算出堆芯稳态运行时的相关参数燃料元件、,还燃料元件温度场冷却剂温度场,并对结果进行了分析。分析结果表明本文估算所得的相关参数与实际运行参数基本吻合 关键词：压水堆核电站 热工水力计算 棒状燃料元件  Abstract In this paper, the thermal power of the core of the rod like fuel element is studied, and the related parameters of the core steady state operation are calculated, which can estimate the safety of the reactor. In the reactor, the nuclear fission to produce fuel heat through the heat transfer to the outer surface of the fuel element, again through the gap is passed to the bag on the inner surface of the shell, to continue to transfer to the outer surface of the shell package, finally by convection heat transfer to transfer heat to the coolant. The temperature field, the temperature field and the enthalpy field of the fuel element are calculated by calculating the maximum temperature and the maximum temperature of the fuel element, and the temperature field of the fuel element. The analysis results show that the related parameters are basically consistent with the actual operating parameters. Keywords：Pressurized water reactor nuclear power station,Thermal hydraulic calculation,Rod like fuel element  前言 核能在人类生产和生活中的应用的主要形式是核电。核电厂具有污染小，发电成本低等优点。结合我国国情，我国主要依赖煤炭，大量的燃煤带来了严重的污染问题。尽管采取了脱硫等环保措施，二氧化硫和氮氧化物的排放总量还是巨大的。加之国内可开发的水电资源有限，可再生能源等新能源成本高、难以成规模，环境状况非常严峻。在此形式下，发展核电对调整能源结构，减少污染，实现经济和生态环境协调发展具有十分重要的战略意义。 当今世界上运行的机组中大多数都是压水堆，在压水堆堆芯中基本都是采用的棒状燃料元件，因此对棒状燃料元件所组成的堆芯进行热工水力分析是核电厂安全运行所必需的。 1 棒状燃料元件概述 按燃料元件的几何形状分类，可将燃料元件分为棒状、板状、管状和球状等燃料元件形式，本文将主要介绍棒状燃料元件。对于不同形状的燃料元件有不同的分析方法。核燃料裂变产生的热量通过导热传递给燃料元件的外表面，再通过间隙传递给包壳内表面，再继续传递给包壳外表面，最后通过对流换热将热量传递给冷却剂。 1.1 燃料元件的设计要求 1.2 棒状燃料元件 包壳的作用是防止核燃料与反应堆冷却剂接触，以免裂变产物逸出对冷却剂造成放射性污染。Zr-4合金的中子吸收截面小，在高温下有较高的机械强度和抗腐蚀性能。 值得提出的是，Zr-4包壳与水相容温度不超过350℃，包壳的熔点为1852℃，包壳温度达到820℃后锆与水反应产生氢气并放出大量的热。在运行中应使燃料元件保持在适度的温度，以免包壳与冷却剂之间发生相互作用。 1.3 包壳材料 在堆芯寿期内，核燃料裂变所产生的能量将传递给冷却剂。假如燃料芯块直接与冷却剂相接触，那么由于核燃料裂变产生废物将直接进入冷却剂，从而造成冷却剂具有强放射性，对核电厂的维护和人员安全造成威胁，所以在燃料芯块和冷却剂之间加入一层非裂变材料即包壳是非常必要的。 通过以上叙述可总结包壳的作用：