HFETR熱點工程因子修訂范文
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《核動力工程雜志》2014年第三期
1熱點因子計算方法
熱點因子計算方法主要有3種：乘積法、統計法和混合法。乘積法是指把反應堆內可能出現的各種最不利因素連乘起來；該方法過于保守，不利于提高反應堆的經濟性。統計法是指把反應堆內可能出現的各種不利因素的變化看出按統計規律分布，然后再按統計規律去綜合各參數對計算參數的影響；這樣的計算結果有一定的超過設計限值的概率，在一定程度上不利于反應堆的安全。混合法是介于上述兩種方法之間的一種方法，它把與元件加工、裝配等有關的參數當做統計分布，這些參數先按統計法處理得出一個熱點因子，然后再與其他熱點因子連乘，最后得到一個總的熱點因子。為了保證反應堆的安全，同時提高反應堆的經濟性，混合法是最好的分析方法。本文采用混合法對多層套管元件的工程熱點因子敏感性分析。
2.1燃料元件熱工分析
燃料元件盒表面的名義壁溫可表示成。
為了對貯存水池的散熱能力進行計算，必須對貯存水池內的現有熱源進行統計，給出不同儲存歷史的乏燃料元件剩余釋熱。選用“魏格納-韋”經驗公式對水池內的乏燃料元件剩余釋熱計算。王家豐等于1979年根據元件加工標準、有關的熱工水力試驗結果及運行定值等確定了HFETR的熱點因子[1]（簡稱為“1979版”）。根據現目前反應堆運行測量技術、HFETR燃料組件技術條件[2-6]、HFETR熱工計算方法[7-8]等方面，提出一套新的工程因子（簡稱為“2013版”）。“2013版”對不確定的參數沿用以往的值，與1979年的工程因子的比較見表1。
2.3計算結果比較及分析
2.3.1各層燃料元件最高壁溫計算結果比較以HFETR85-II爐各燃耗步中最大盒功率的燃料元件為分析對象，反應堆運行功率為75MW。設定一次水入口水溫45℃，燃料元件入口平均流速6.74m/s。首先利用HFETR帶肋多層套管元件流場及溫度場數值模擬程序CASH計算得出燃料元件名義參數，再以此為輸入，利用GCYZ程序對燃料元件壁溫的工程因子溫升進行計算。兩套不同的工程因子附加溫升及各層燃料元件最高壁溫見表2。由計算結果可以看出，修正后的工程因子加溫升較以前降低，平均小6.02℃，而最大壁溫處的工程因子附加溫升可降低6.83℃。可以看出，以往所考慮的工程因子是偏保守的。
2.3.2HFETR85-II爐燃料元件熱工計算比較根據物理計算結果，計算出不同燃耗棒位下的熱盒元件運行功率下壁面最高溫度，以及根據HFETR元件穩態工況下的熱工設計準則，計算出不同燃耗棒位下當燃料元件包殼最高溫度達到190℃時，熱盒元件及相應的HFETR堆芯允許運行功率（表3）。表3中PB為元件盒功率。為反應堆最大允許功率。由計算結果可以看出，修正工程因子后不同燃耗棒位下的熱盒元件運行功率下壁面最高溫度的工程因子附加溫升較以前降低約5.8℃，各不同燃耗棒位下HFETR堆芯允許運行功率提高約5MW。
3結束語
對HFETR燃料元件工程因子進行修訂，并分析其對燃料元件最高壁溫及反應堆安全的運行運行功率的影響。從分析結果可以看出，隨著HFETR測量技術、熱工水力計算手段及燃料元件制造加工技術的提高，反應堆實際運行參數偏離名義值降低，熱管、熱點工程因子所帶來的附加溫升減小，從而可以提高HFETR堆芯的安全運行功率，提高了反應堆的經濟性。
作者：胡躍春鄧才玉李海濤徐濤忠莫政宇單位：中國核動力研究設計院四川大學水利水電學院