內(nèi)冷式壓水堆堆芯概念設(shè)計及物理特性研究.pdf

1、與傳統(tǒng)壓水堆相比，內(nèi)冷式壓水反應(yīng)堆(IPWR，Inverted Pressurized Water Reactor)從幾何上改變了冷卻劑和燃料的位置，這種幾何就叫做內(nèi)冷式幾何。IPWR堆芯燃料為鈾-釷-鋯的氫化物燃料,堆芯沒有單獨(dú)的燃料棒。IPWR這種幾何結(jié)構(gòu)上特殊性，使得其相比于傳統(tǒng)壓水堆，具有堆芯壓降小、燃料溫度低、流道周向更加均勻、流致震顫小等優(yōu)點(diǎn)，這對于堆芯功率的提升具有重要意義。因此，本文利用MCNP程序和CFD程序?qū)PWR

2、堆芯進(jìn)行了初步的概念設(shè)計。
　　本文根據(jù)堆芯的設(shè)計任務(wù)要求，通過使用MCNP與CFD程序?qū)PWR堆芯進(jìn)行了詳細(xì)的物理-熱工計算，本人主要負(fù)責(zé)物理部分研究，其中包括燃料柵元欠慢化柵格分析、組件能譜分析、堆芯功率分布、功率峰因子、燃耗計算、平均管和熱管燃料柵元單通道熱工水力分析，其中熱工部分為引用他人結(jié)果。結(jié)果表明：當(dāng)堆芯燃料柵元的冷卻劑通道直徑為11mm所對應(yīng)的組件尺寸在物理-熱工方面性能最優(yōu)，此時堆芯熱功率為4000MW，徑向功

3、率峰因子為2.1，軸向功率峰因子為2.3。通過對堆芯功率的進(jìn)一步展平，使得最終堆芯徑向功率峰因子為1.51，熱管軸向功率峰因子為1.59,并且通過對堆芯熱管進(jìn)行熱工水力分析得到燃料中心溫度與包殼最大溫度都低于其限值，堆芯具有負(fù)的溫度反應(yīng)性系數(shù)和負(fù)的空泡反應(yīng)性。最后將IPWR最終結(jié)果與普通壓水堆進(jìn)行了比較，IPWR在壓降，安全性與產(chǎn)功率方面都有較大的優(yōu)勢。因此，本文設(shè)計結(jié)果符合IPWR設(shè)計任務(wù)要求，為后續(xù)IPWR堆芯設(shè)計與進(jìn)一步改進(jìn)提供參