核主泵卡轴事故瞬变过程的水动力特性研究

来源：核动力工程杂志2023年第2期北京时间：

作者：黎义斌, 瞿泽晖, 郭艳磊, 李冬浩, 杨从新, 潘军, 王秀勇

单位：1.兰州理工大学能源与动力工程学院，兰州，730050；2.兰州理工大学核级泵先进装备创新研究中心，兰州，730050；

摘要：为探究核主泵卡轴事故瞬变过程的水动力特性，通过动态匹配核主泵水力特性与系统管路阻力特性，建立了反应堆一回路系统的全三维简化模型。借助计算流体动力学（CFD）方法对核主泵卡轴事故工况进行了瞬态数值模拟，得到不同卡轴工况下核主泵外特性、内部压力场、叶轮叶片载荷与受力特性的瞬时变化。研究表明：卡轴时间越短，核主泵相应特性参数的瞬时变化越剧烈，事故造成影响越严重。以叶轮转速刚降为0 r/min时为节点，在卡轴时间为0.1、0.3、0.5 s三种卡轴工况下，流量分别降低到正常运行时的82.3%、61.4%、49.6%；核主泵扬程达到反向极值，分别为正常运行时的−137.7%、−87.4%、−56.9%；叶轮叶片两侧压力差值达到最大，分别为1.34、0.73、0.47 MPa，且在叶轮叶片工作面一侧和导叶流道中间部分形成相对集中的低压区；叶轮所受轴向力达到反向极值，分别为正常运行时的−159.3%、−96.5%、−65.5%。本数值预测方法对反应堆水动力系统的动态安全性评估提供了一定的数据支撑。

关键词：核主泵, 反应堆一回路系统, 卡轴事故, 瞬态特性, 数值模拟

基金资助：国家自然科学基金（51866009）；国防基础科研计划（JCKY2019427D001）