基于数值方法的燃料组件格架热扩散特性研究

来源：核动力工程杂志2024年第6期北京时间：

作者：陈曦, 王啸宇, 崔聪, 邓坚, 刘余, 刘卢果, 梁禹, 彭欢欢

单位：1.中国核动力研究设计院核反应堆技术全国重点实验室，成都，610213；2.生态环境部核与辐射安全中心，北京，100082；

摘要：作为堆芯热工设计中子通道分析程序的关键输入参数，热扩散系数（TDC）一般通过单相热工试验获得，时间和经济代价较高。本文从湍流交混的机理和模型出发，深入阐述了TDC在子通道程序中的模拟方法，纠正了以往只能温度场计算获得TDC的问题，提出了表征冷热通道温度交换效果的热扩散特性因子，基于计算流体动力学（CFD）技术形成了一整套热扩散特性评价方法，并和试验结果进行了对比验证。对比分析结果表明，数值方法的结果与试验结果相对偏差不超过10%，符合效果良好，在考虑一定保守惩罚的情况下基本上可替代相关试验，极大地提高了设计研发效率。此外，对热工水力参数、定位格架结构、轴向格架数量、格架跨距等因素对燃料组件热扩散特性的影响进行了深入分析，结果表明组件的热扩散特性与格架等结构密切相关，受热工参数的影响不大。

关键词：热扩散系数, 子通道, 计算流体动力学（CFD）, 定位格架, 温度场

基金资助：国家自然科学基金（U2241278）；四川省自然科学基金（2024NSFSC1381）