基于辐射-对流-传导热流固耦合模型的乏燃料贮运容器传热特性与优化研究

来源：核动力工程杂志2021年第5期北京时间：

作者：龙腾, 章贵和, 金刚, 邓小云, 孔小飞, 金挺, 熊光明

单位：1.中广核工程有限公司核电安全监控技术与装备国家重点实验室，广东深圳，518172；2.生态环境部核与辐射安全中心，北京，102445；

摘要：基于辐射-对流-传导的热流固耦合计算流体动力学（CFD）模型，对比不同放置状态、环境温度、容器内部填充介质和有无环形翅片情况下，各部件最高温度、自然对流流速、外表面辐射及对流功率的变化。结果表明，水平放置有利于强化环形翅片的对流传热；环境温度每升高10℃，燃料包壳温度增加6.5℃，外壁面温度增加8.3℃；燃料篮内部填充物由中子吸收板或铝块更换为氦气后，容器整体导热性能明显降低，容器内部温度升高，但容器壁面温度基本不变；如不考虑太阳暴晒，环形翅片可增加对流传热，使得容器整体温度降低；如考虑太阳暴晒，环形翅片会增加太阳暴晒能量的吸收，使容器整体温度反而比光滑壁面容器高；基于代数分析法和漫灰表面模型对CFD辐射模型进行验证，CFD辐射功率和公式法计算结果基本一致。

关键词：乏燃料贮运容器, 放置状态, 环境温度, 翅片, 优化