卧式乏燃料干法贮存系统缩比模型传热特性数值研究

来源：核动力工程杂志2024年第3期北京时间：

作者：王正权, 杨廷, 文青龙, 徐世佳, 陈康, 程呈, 唐琼辉

单位：1.重庆大学核工程与核技术系，重庆，400044；2.两江新能源（核能与动力）实验室，重庆，400044；3.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；4.重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆，400044；

摘要：乏燃料干法贮存具有安全、经济及灵活的优势，是当前核工业领域的研究热点之一。本研究以乏燃料干法贮存系统的水平贮存模块（HSM）为研究对象，采用计算流体动力学（CFD）共轭传热技术与多孔介质相结合的物理建模方法，建立了混凝土模块与贮存容器的1/2缩比模型的三维自然对流传热模型，在Fluent求解器中对模块内的流动传热过程进行了数值模拟。研究结果表明：混凝土模块底部入口处的收缩结构设计导致进口段的空气流速陡增，最大流速为1.98 m/s；混凝土模块内的热屏蔽板可有效降低混凝土的温度，高温区域分布在内部腔室的后墙上半部分，最高温度为108.05℃；燃料组件温度在轴向和水平径向上呈对称分布，最高温度为321.97℃；混凝土模块内自然对流换热量占总发热功率的82.3%，其结构设计具有良好的排热能力。该研究将为乏燃料干法贮存系统的缩比实验和样机设计提供重要参考。

关键词：乏燃料干法贮存系统, 缩比模型, 自然对流, 共轭传热, 多孔介质, 数值模拟