【摘要】：我國正處于釷基熔鹽堆設計研究前期階段,需要對該系統(tǒng)的每個結構進行細致地設計和分析,為后期項目建設做一定的準備工作和經驗累積。堆芯入口設計是小型固態(tài)燃料熔鹽堆熱工水力設計內容之一,它對反應堆結構的穩(wěn)定性,堆芯溫度和流場分布有著非常重要的影響,因此有必要設計和優(yōu)化反應堆堆芯入口的結構。本論文以小型固態(tài)燃料球床熔鹽堆為研究對象,使用三維建模軟件Gambit2.4.6建立TMSR-SF2堆芯入口三維幾何模型,以計算流體力學軟件ANSYS FLUENT16.0為主要研究工具,主要研究了下腔室下反射層熔鹽流道結構變化,對堆芯入口流場分布、溫度場及壓損的影響。具體研究內容如下:第一,研究下反射層流道的流通面積變化對堆芯的熱工水力特性影響:本文選擇了6種不同流通面積占比的下反射層熔鹽流道結構,分別取15%,12.5%,10.02%,7.5%,5%,0%,來研究反射層熔鹽流道的流通面積變化對小型固體熔鹽堆堆芯入口溫度場,壓降及流速的影響。分析結果表明,堆芯活性區(qū)熔鹽最高局部熱點溫度隨下反射層熔鹽流道流通面積占比的增大而增高,堆芯入口內的壓降隨下反射層熔鹽流道流通面積比的減小而增大,較小流通面積占比的下反射層熔鹽流道有助于展平堆芯活性區(qū)的軸向溫度分布,堆芯活性區(qū)熔鹽平均速率保持穩(wěn)定。第二,研究下反射層流道的孔道直徑變化對堆芯的熱工水力特性影響:本文選擇了4種不同直徑和間距的下反射層熔鹽流道分布,分別為1.0 cm、1.5 cm、2.0 cm、2.5cm,來研究下腔室下反射層熔鹽流道在不同直徑和間距分布時對堆芯入口內熔鹽流動特性和流場分布的影響。分析結果表明,堆芯熔鹽局部熱點溫度隨流道直徑的減小而降低,堆內壓降隨流道直徑的增大而降低,小孔徑的流道可以使熔鹽流道出口處的熔鹽速度梯度變化更均一。第三,建立局部多孔介質堆芯模型和局部真實球床堆芯模型,比較兩種模型在4種不同孔徑下熔鹽的速度場和動量變化規(guī)律,進一步分析比較這兩種模型的局部堆芯流場區(qū)別。分析結果表明,熔鹽從流道口沖入堆芯球床后,主要離流道出口近的1到4層球之間速度場擾動較大;在入口流速一定時,在局部球床堆芯和局部多孔介質中堆芯平均流速和動量會隨孔徑的增大而增加;相同孔徑下,局部球床堆芯模型中的熔鹽平均速度大于局部多孔介質模型中的熔鹽平均流速。主要是在質量守恒時,相對流通面積小的球床模型計算熔鹽流速較大。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(上海應用物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL426

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