项目编号I52-2019-J001
项目名称大型先进压水堆非能动水箱和乏燃料水池关键热工特性研究及应用
候选单位华北电力大学
候选人陆道纲 张钰浩 曹 琼 隋丹婷 王 汉 李向宾 周世梁 刘 雨
项目简介    本项目依托“非能动核能安全技术实验室”北京市重点实验室及国家科技重大专项课题等,国内首次开展了大型三代先进压水堆非能动余热排出热交换器及自动降压系统蒸汽喷放冷凝特性整体实验研究,阐明其传热、传质机理,解决了特殊设备设计计算缺少适用传热计算公式与理论模型的重大难题;国内外首次开展了事故工况下乏燃料贮存水池冷却技术实验研究工作,获得了沸腾传热、部分裸露干烧及喷淋冷却时乏燃料关键热工参数,揭示了乏燃料从淹没到干烧的传热特性及机理,建立了乏燃料喷淋冷却的换热关系式,解决了大型压水堆乏燃料喷淋系统中关键参数的设计难题。 基于非能动余热排出热交换器实验所建立的传热关系式,考虑了特殊形式 C 型热交换器在大空间内换热过程中流体、气泡的流动、搅混行为等关键因素,与传统计算公式相比,更能反映原型 PRHR HX 的实际运行条件。建立了一套适用于非能动余热排出热交换器的传热模型,并已成功应用于我国自主设计的CAP1400、华龙一号核电工程非能动余热排出C 型热交换器设计评价,证明了其运行过程具有充分的设计余量。 自动降压系统喷放传热传质实验针对 ADS 1-3 原型缩比喷射器复杂结构、多喷孔情况下的蒸汽喷放冷凝特性进行实验研究,明确其传热、传质机理,建立了集总蒸汽喷放直接接触式冷凝换热理论模型,更精确地实现了异形、多孔复杂喷放条件下集总换热系数计算,用于核电厂关键部件工程设计与校核。 事故工况下乏燃料贮存水池冷却技术针对全高度乏燃料从淹没到部分裸露过程中的传热行为开展模拟实验研究,获得了乏燃料从淹没状态下的沸腾到部分裸露状态下、局部干烧过程中的关键热工参数及其传热特性,为事故工况下乏燃料热工水力学行为的安全评估提供实验支撑,已应用于COSINE软件低流速燃料传热模型验证。针对全高度及全裸露状态下乏燃料喷淋冷却过程开展实验研究,获得了乏燃料喷淋流量分布特性、包壳壁面温度及最小喷淋流量密度数据,建立了包壳壁面最大温度、衰变热及乏燃料组件所需的最小喷淋流量密度之间的关系式,属于国内外首创,已经应用于CAP1400核电工程设计。 本研究成果具有自主知识产权,已获得5项发明专利授权,8项实用新型专利授权,4项软件著作权授权,发表高水平论文八十余篇,其中SCI论文40篇,学术成果获得国际核工程核心SCI期刊NED主编Y.HASSAN教授的高度评价。该成果通过中国核能行业协会鉴定,鉴定委员会一致认定:该成果达到国际同类研究的先进水平,具有良好的社会和经济效益。

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