螺旋十字燃料组件热流力耦合特性数值模拟研究

作者：刘峪洁; 丛腾龙^*; 肖瑶; 郭辉; 顾汉洋

来源：原子能科学技术, 2023, 57(06): 1159-1169.

• 螺旋十字燃料
• 热流力耦合分析
• CFD模拟

作为一种新型反应堆燃料组件，螺旋十字燃料(HCF)组件具有导热距离短、交混强度高、无需定位格架等优势，可在保证反应堆安全裕度的同时提高堆芯功率，但其依靠相邻棒束接触形成的自支撑结构进行定位易使接触位置发生应力集中，危害包壳的完整性。针对这一问题，本文开展了典型HCF组件的热流力耦合特性研究，获得了单相对流和过冷沸腾条件下HCF组件的温度及应力应变分布。研究结果表明：HCF组件通道中心和包壳附近冷却剂的横流存在很大差异，影响了冷却剂温度和沸腾时空泡份额的分布；HCF组件包壳表面少量的气泡可增强冷却剂的传热能力；HCF组件肋片顶部(翼尖处)和肋片根部(翼根处)的热应力主要分别与接触约束和燃料内部的温度梯度有关；单相和两相工况中HCF组件包壳翼根处的Mises应力和翼尖处的塑性应变均相等，但两相工况中翼尖处的Mises应力较单相工况偏低30 MPa。

• 单位
  上海交通大学; 哈尔滨工程大学