A method for transient characteristic analysis of heat pipe reactor is presented. 1. The heat pipe reactor is divided into safety rod zone, active zone and radial reflector zone from inside to outside along the radial direction. One-dimensional heat conduction differential equation and boundary conditions are listed separately. The temperature distribution of each zone at different power levels is solved. 2. Linear expansion is based on volume expansion coefficient. Assuming that the coefficient is 3 times, the function relationship between the diameter, height and density of the three zones with temperature is listed. 3. Triangular mesh generation of fan rings is studied. Based on the combined geometry method, 1/6 heat pipe reactor is divided into 18 fan rings to triangulate the grid of 1/6 heat pipe reactor. 4. The transport calculation of 1/6 heat pipe reactor is carried out by using SARAX program. The radial power distribution of the reactor core is supplied to step one to recalculate the temperature distribution; the expansion calculation of step two is carried out; the triangular mesh is provided to the transport calculation of the next step after step three; the cycle is in turn; the core power level and reactivity of the heat pipe reactor can be calculated in the transient process. Change.
【技术实现步骤摘要】
一种用于热管堆瞬态特性分析的方法
本专利技术涉及热管堆动力学计算领域，具体涉及一种用于热管堆瞬态特性分析的方法。
技术介绍
空间堆可为未来太阳系内行星间的旅行和探索提供长期稳定的电源，并可为航天器提供动力。目前国际上通常采用蒙卡程序进行空间堆的物理计算和堆芯设计。但该方法无法进行空间堆的动力学以及瞬态计算且计算成本偏高。空间堆反射层温度和膨胀反应性系数对堆芯中子动力学特性影响显著。空间堆通常采用控制鼓作为反应性控制和调节系统，控制鼓的转动将导致中子通量密度空间分布的剧烈变化。空间堆的上述特点使得传统点堆中子动力学分析方法不再适用，显式考虑反射层反应性反馈系数及其内部的中子输运过程和控制鼓的转动，建立空间堆时空中子动力学分析模型势在必行。对空间堆建立详细的系统分析模型是空间堆设计和研发的关键基础之一。由于空间堆系统与地球上运行的反应堆系统显著不同，目前广泛采用的地球运行反应堆瞬态分析模型并不适用于空间堆瞬态分析。开展空间堆时空中子动力学及系统瞬态特性研究，耦合堆芯时空中子动力学和空间堆系统各部分瞬态热工水力学模型，建立高精度的空间堆系统瞬态分析模型，满足空间堆启动、...
【技术保护点】
1.一种用于热管堆瞬态特性分析的方法，包括如下步骤：步骤1：对于以六角形方式排列的具有234根燃料热管组件以及6根控制鼓的热管堆，沿径向将其由内而外依次划分为安全棒区、活性区以及径向反射层区；安全棒区为一圆柱体，直径为安全棒绝热层的外径；活性区为一圆环柱体，内径为安全棒绝热层外径，外径为内容器壁外径；径向反射层区仍为一圆环柱体，内径为内容器壁外径，外径为外容器壁外径；各区域的高均与热管堆的高相同；其中，安全棒区沿径向满足一维导热微分方程，如公式(1)所示；活性区沿径向满足一维含内热源导热微分方程，如公式(2)所示；径向反射层区沿径向满足一维导热微分方程，如公式(3)所示。
【技术特征摘要】
1.一种用于热管堆瞬态特性分析的方法，包括如下步骤：步骤1：对于以六角形方式排列的具有234根燃料热管组件以及6根控制鼓的热管堆，沿径向将其由内而外依次划分为安全棒区、活性区以及径向反射层区；安全棒区为一圆柱体，直径为安全棒绝热层的外径；活性区为一圆环柱体，内径为安全棒绝热层外径，外径为内容器壁外径；径向反射层区仍为一圆环柱体，内径为内容器壁外径，外径为外容器壁外径；各区域的高均与热管堆的高相同；其中，安全棒区沿径向满足一维导热微分方程，如公式(1)所示；活性区沿径向满足一维含内热源导热微分方程，如公式(2)所示；径向反射层区沿径向满足一维导热微分方程，如公式(3)所示。式中：r——距离安全棒区中心线的距离；λs——安全棒区导热系数；λf——活性区导热系数；λr——径向反射层区导热系数；Ts(r)——安全棒区径向温度；Tf(r)——燃料活性区径向温度；Tr(r)——径向反射层区径向温度；——活性区的体积释热率；安全棒区的中心区满足绝热边界条件；安全棒区与活性区边界处温度连续并且热流密度连续；活性区与径向反射层区边界处温度连续并且热流密度连续；径向反射层的外边界满足辐射边界条件；因此得如公式(4)到(9)所示的边界条件；Ts(r1)＝Tf(r1)公式(5)Tf(r2)＝Tr(r2)公式(7)式中：r——距离安全棒区中心线的距离；r1——安全棒区外径；r2——活性区外径；r3——径向反射层区外径；λs——安全棒区导热系数；λf——活性区导热；λr——径向反射层区导热系数；Ts(r)——距离安全棒中心线距离为r处的安全棒温度；Tf(r)——距离安全棒中心线距离为r处的活性区温度；Tr(r)——距离安全棒中心线距离为r处的径向反射层温度；Ts(r1)——安全棒区外边界的温度；Tf(r1)——活性区内边界的温度；Tf(r2)——活性区外边界的温度；Tr(r2)——径向反射层区内边界的温度；Tr(r3)——径向反射层区外边界的温度；ε——热管堆外容器壁的发射率；σ——斯忒潘-珀耳兹曼常量；得到三个区域的温度分布的解析解，如公式(10)到公式(12)所示：Ts(r)＝c1lnr+c2公式(10)Tr(r)＝c5lnr+c6公式(12)其中c1＝0公式(13)式中：r——距离安全棒区中心线的距离；r1——安全棒区外径；r2——活性区外径；r3——径向反射层区外径；λs——安全棒区导热系数；λf——活性区导热；λr——径向反射层区导热系数；Ts(r)——距离安全棒中心线距离为r处的安全棒温度；Tf(r)——距离安全棒中心线距离为r处的活性区温度；Tr(r)——距离安全棒中心线距离为r处的径向反射层温度；Ts(r1)——安全棒区外边界的温度；Tf(r1)——活性区内边界的温度；Tf(r2)——活性区外边界的温度；Tr(r2)——径向反射层区内边界的温度；Tr(r3)——径向反射层区外边界的温度；ε——热管堆外容器壁的发射率；σ——斯忒潘-珀耳兹曼常量；热管堆在瞬态过程中，随着功率的改变，即体积释热率的改变，三个区的温度分布会随之进行变化；定义三个区域在瞬态前后的温度变化如公式(19)到公式(21)所示：式中：r——距离安全棒区中心线的距离；r1——安全棒区外径；r2——活性区外径；r3——径向反射层区外径；Ts(r)——瞬态前距离安全棒中心线距离为r处的安全棒温度；Tf(r)——瞬态前距离安全棒中心线距离为r处的活性区温度；Tr(r)——瞬态前距离安全棒中心线距离为r处的径向反射层温度；Ts'(r)——瞬态后距离安全棒中心线距离为r处的安全棒温度；Tf'(r)——瞬态后距离安全棒中心线距离为r处的活性区温度；Tr'(r)——瞬态后距离安全棒中心线距离为r处的径向反射层温度；ΔTs——瞬态前后安全棒区的温度变化量；ΔTf——瞬态前后活性区的温度变化量；ΔTr——瞬态前后径向反射层区的温度变化量；步骤2：调研得到三个区域的材料在不同温度下的线性膨胀系数，线性热膨胀系数γlte是指固体物质的温度每改变1℃时，其长度的变化和它在0℃时长度之比；相应的，体积热膨胀系数γvte是指固体物质的温度改变1℃时，其体积的变化和它在0℃时体积之比；基于体膨胀系数是线性膨胀系数的3倍的假设，分别列出三个区域的直径、高度以及密...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹良志，屈伸，周生诚，吴宏春，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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