PDF《CARR 热工水力与安全分析程序 TSACC 的开发与验证》

核动力工程Nuclear Power Engineering 第30 卷第1期2009年2月Vol.

30. No.1 Feb.

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0 9 文章编号:0258-0926(2009)01-0040-05 CARR 热工水力与安全分析程序 TSACC 的开发与验证 田文喜

1 ,秋穗正

1 ,苏光辉

1 ,贾斗南

1 ,刘兴民

2 ,张建伟

2 (1. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安,710049;

2. 中国原子能科学研究院,北京,102413) 摘要:针对中国先进研究堆(CARR)的具体结构和运行特点,利用 Fortran 程序设计语言开发了 CARR 热工 水力安全分析程序 TSACC(Thermal-hydraulic and Safety Analysis Code for CARR) .TSACC 完全采用模块化 结 构设计, 便于二次开发, 可应用于多种事故工况及其他堆型的分析计算. 基于程序验证的基本思想, 分别利用 TSACC 和商用程序 RELAP5/Mod3 对CARR 丧失厂外电源事故工况进行了计算. 得到了堆芯平均通道以及最热通道内冷却 剂流量、温度和最小偏离泡核沸腾比(MDNBR)等参数的瞬态响应.将TSACC 计算结果与 RELAP5/Mod3 计算 结果进行比较、分析后发现:除冷却剂发生倒流前后二者计算结果相差较大外,总体吻合较好.局部值差别较大的 主要原因是两个程序在低流速区域选用的换热公式不同.程序验证结果表明了 TSACC 的准确性和适用性. 关键词:CARR;

热工水力;

安全分析;

程序验证;

丧失厂外电源事故;

RELAP5/Mod3;

TSACC 中图分类号:O351.

1 文献标识码:A

1 前言中国先进研究堆(CARR)是一座轻水慢化 和冷却、重水作为反射层的池内罐式多用途板状 燃料元件研究堆.CARR 结构复杂,运行模式多 样.研究 CARR 在各种工况下的热工水力特性及 安全特性对保证其安全可靠的运行并制定合理的 运行规程具有重大的工程实用价值.本研究针对 CARR 的具体结构和运行特点, 利用Fortran 程序设 计语言开发了 CARR 瞬态热工水力计算程序 TSACC(Thermal-hydraulic and Safety Analysis Code for CARR) ,并基于程序校核和验证(V&V) 的基本思想,分别利用 TSACC 和商用程序 Relap5/ Mod3 对CARR 丧失厂外电源事故(LOP)工况 进行计算分析,对二者的计算结果进行了比较和分 析,以验证 TSACC 的正确性和实用性.

2 堆内冷却剂流程 图1为CARR 反应堆本体系统图.在高功率 运行模式下,堆内冷却剂在主泵的驱动下由主管 道冷段流入导流箱,然后由上而下流经堆芯,带 出堆芯核燃料余热.从堆芯流出的冷却剂依次流 经衰变箱→主管道热段→主循环泵→中间连接管 图1CARR 本体系统图 Fig.

1 Schematic Diagram for CARR →主板式换热器→主管道冷段后,在主循环泵的 驱动下重新流入导流箱,完成一次循环冷却. 在应急冷却阶段,主回路管道阀门关闭,由 不间断电源供电的应急冷却泵将池水注入堆芯;

池水在应急泵的驱动下流经导流箱→堆芯容器→ 堆芯活性区→衰变箱,从位于衰变箱顶部的滤网 处流出后重新进入水池,完成一次循环冷却. 当停堆后堆芯剩余功率低于设定功率时,应 急冷却泵关闭,自然循环瓣阀自动打开,池水在 自然循环驱动压头的驱动下由滤网流入衰变箱, 然后由下而上流经堆芯活性区→堆芯容器→导流 收稿日期:2007-12-08;

修回日期:2008-04-18 田文喜等:CARR 热工水力与安全分析程序 TSACC 的开发与验证

41 箱,由自然循环瓣阀重新流入水池.

3 TSACC 程序 在建立合理的数学物理模型基础上,采用 Fortran90 程序设计语言开发了 CARR 热工水力计 算程序 TSACC. 3.1 堆芯模型 堆芯热工水力计算采用单通道模型;