含绕丝燃料组件阻力特性初步实验研究

【摘要】铅铋合金因具有良好的中子性能与传热性能,成为加速器驱动次临界系统ADS(AcceleratorDriverSub-criticalSystem)冷却剂兼散裂靶的首选材料,铅铋反应堆也成为第四代反应堆的主要发展堆型。燃料组件是反应堆的核心部件,其性能直接影响到反应堆的安全性、经济性与可靠性。为了把燃料组件内的燃料棒沿径向分隔开来,通常有两种基本设计方案可供选择,即定位格架隔离定位与金属绕丝隔离定位,目前国际上的大多数铅基反应堆采用金属绕丝这种定位隔离方式,此种结构的燃料组件最大的特点在于其在元件棒外壁采用绕丝缠绕固定,取代了传统的格架定位,由此导致了其与传统燃料组件截然不同的阻力特性,实验研究是掌握其阻力特性的有效方法。本文在调研国际上燃料组件阻力特性实验研究现状的基础上,结合FDS团队设计的10MW的自然循环铅铋冷却反应堆的热工水力设计验证需求,参考其反应堆的燃料组件方案,设计了一条实验流量可达130m3/h(对应雷诺数约43500)的水回路,对10MW自然循环铅铋冷却反应堆用燃料组件的阻力特性进行了水介质中的实验研究；同时在KYLIN-II铅铋热工实验回路中进行了铅铋介质中的实验研究,铅铋回路最大流量为6.3m3/h(对应雷诺数约9700)。通过实验给出了适用于含绕丝燃料组件在水和铅铋介质中的摩擦因子的计算关系式,并将实验结果与Rehme关系式和Novendstern关系式两个计算绕丝棒束摩擦因子的经典关系式的计算结果进行了比较,水介质中实验结果与Rehme关系式、Novendstern关系式计算结果的相对偏差分别为0.014与0.007,铅铋介质中实验结果与Rehme关系式、Novendstern关系式计算结果的相对偏差分别为0.009与0.001。本文开展的含绕丝燃料组件阻力特性的初步实验研究,为10MW自然循环铅铋冷却反应堆的热工水力设计验证提供了参考。
【作者】李勇；
【导师】周新贵；吴庆生；
【作者基本信息】中国科学技术大学，核能科学与工程，2014，硕士
【关键词】燃料组件；绕丝；阻力特性；实验研究；

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