【技术实现步骤摘要】
一种堆芯熔化收集器的优化设计方法
本专利技术属于核反应堆安全设施设计
，具体涉及一种堆芯熔化收集器的优化设计方法。
技术介绍
堆芯解体事故是钠冷快堆中一种超设计基准事故，在堆芯熔化解体后，其正下方是钠冷快堆反应堆主容器的底部，一般在堆芯下方，反应堆主容器上方安装堆芯熔化收集器，来保证在发生堆芯解体事故后主容器的完整性。目前，钠冷快堆中堆芯熔化收集器的主要结构包括托盘，通道，通道顶盖和支撑架。其中的托盘是固定在支撑架上的，托盘上固定有数目不定的通道，中央通道位于托盘和支撑架的中轴线位置上，而且穿过托盘。通道的顶部有通道顶盖，通道顶盖是由3个或3个以上的等腰三角形金属片组成，或者呈圆锥形。通道顶盖朝各个方向向下倾斜，这样可以有效避免任务掉落时向一个方向堆积，一定程度避免二次临界的发生。中央通道周围均匀分布着若干周围通道，通道的结构与中央通道结构类似，尺寸相同。托盘包括托盘底板和托盘圆筒，托盘圆筒位于托盘底板的边缘。托盘由中央向四周有小角度的倾斜以便熔融物散开。中央通道可以流通冷却剂钠，以保证钠的自然对流冷却熔融物。但是在该堆芯熔化收集器的结构与尺寸设计过程中存在...
【技术保护点】
1.一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。
【技术特征摘要】
1.一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，对简化的堆芯熔化收集器进行建模，根据对称边界取部分托盘进行建模；将熔融物简化为圆柱状，初始条件设置为一盒燃料元件全部融化，从大栅格板掉落至堆芯熔化收集器顶盖及托盘；采用三维的DEM方法进行计算，在计算结果的径向上取至少10个样本点，定义无量纲不均匀度σ量化不同堆芯熔化收集器结构及尺寸对碎片床形成厚度分布的影响。2.根据权利要求1所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据现有堆芯熔化收集器结构以及尺寸，通过对收集器结构简化建立1:1的计算模型；S2、采用三维的离散要素法DEM对底面托盘、通道以及通道顶盖的45°进行计算，模型的侧边设置为对称边界，熔融物与之发生碰撞后返回，采用对称边界进行计算；S3、对于每种工况的结果，在径向方向上均匀选取至少10个样本点；S4、定义无量纲的不均匀度σ，量化不同堆芯熔化收集器结构对碎片床形成厚度分布的影响；S5、通过计算不同堆芯熔化收集器结构和尺寸下的σ，得出最优的堆芯熔化收集器设计。3.根据权利要求2所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，步骤S1中，托盘顶盖为一个圆锥形顶盖，倾角与实际保持相同，顶盖直径与通道顶盖的宽度一致，取托盘的八分之一进行建模，通道与通道顶盖的高度和半径采用实际收集器的高度和半径，模型的托盘底板保持中间高，边缘低1°倾角，托盘圆筒实际高度相同。4.根据权利要求3所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，设熔融物为圆柱形，熔融物的直径为300mm，高度为80mm，计算工况选取熔融物从1500mm处掉落的情况，并且掉落位置处于堆芯熔化收集器的中心位置，选取堆芯熔化收集器的5°进行计算，模型共由325200个熔融物粒子和17960个堆芯熔化收集器粒子组成，熔融物粒子直径为1mm，密度取不锈钢与燃料的平均密度，熔融物的掉落量为1盒燃料的总质量。5.根据权利要求2所述的一种堆芯熔化收集器的优化设计方法，其特征在于，步骤S2中，离散要素法DEM计算具体为：在DEM计算模型中，根据牛顿第二定律求解每个颗粒的平移和旋转运动，搜索邻域粒子并判断粒子接触，计算粒子重合长度，采用线性的弹簧-阻尼模型计算颗粒之间以及颗粒与固体表面之间的接触力，计算法向刚度系数kn和阻尼系数cn，切向的刚度系数ks和粘性系数cs，计算颗粒与流体之间的曳力，颗粒所受浮力以及重力后...
【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，张梦威，彭程，单建强，曹永刚，任丽霞，
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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