基于CFD物理热工耦合的池式快堆UTOP事故不确定性分析研究
揭示反应堆瞬态安全参数的变化规律，量化瞬态安全参数的不确定带，挖掘瞬态安全参数的重要影响因素，对保障反应堆安全运行有重要研究意义。传统的系统分析程序计算结果较为保守，而CFD程序可分析池式快堆的三维热工水力现象，降低模型计算带来的不确定性，因此，基于CFD程序的池式快堆物理热工耦合计算可提高瞬态参数的计算精度，更精确分析池式快堆瞬态安全特性。由于设计参数、初始条件等因素的影响，物理热工耦合计算结果不可避免地存在不确定性，研究“CFD程序+不确定性分析”的池式快堆物理热工耦合不确定度量化分析方法，将其应用于池式快堆物理热工耦合计算，可降低计算结果的“不确定带”，更精确地预估模型的参数范围，减少反应堆不必要的安全裕量。本文基于开发的物理热工耦合计算不确定性量化分析平台CFD/PFS，开展了小型自然循环池式铅冷快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故的不确定性量化分析和敏感性分析研究。 具体工作包括：（1）本文介绍了反应堆物理热工耦合计算的不确定性来源与不确定性量化分析方法；（2）基于计算流体力学（CFD）程序FLUENT的用户自定义函数（UDF），耦合中子动力学计算模型、燃料棒热传导计算模型、不确定性分析程序SIMLAB，开发了物理热工耦合计算不确定性量化分析平台CFD/PFS；（3）以小型自然循环池式铅冷快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故以及无保护失热阱事故（ULOHS）为基准例题，采用多物理耦合快堆安全分析程序SIMMER以及严重事故安全分程序NTC-2D对CFD/PFS开展了code-to-code验证；（4）基于CFD/PFS平台开展了小型自然循环池式铅冷快堆SNCLFR-10的无保护超功率（UTOP）事故的不确定性分析，评估了输入参数对目标参数的敏感度。 研究表明：针对小型自然循环池式铅冷快堆SNCLFR-10的无保护超功率，（1）通过不确定性分析计算，得到的目标参数95/95不确定带均能够较好地包络名义值，表明不确定性分析具有合理性；基于非参数统计法得到包壳峰值温度95/95容忍上限值为1208.66K，燃料峰值温度的95/95容忍上限值为2757.25K。（2）通过敏感性分析计算，得到显著影响燃料和包壳峰值温度的输入参数包括包壳内直径、稳态燃料平均温度、初始功率、第1组衰变常数以及反应性反馈系数，其中燃料平均温度和反应性反馈系数对瞬态安全参数的影响极为强烈。 本文建立了基于CFD程序的物理热工耦合不确定性量化分析平台，能够精确计算池式快堆的物理热工瞬态参数，降低模型计算带来的偏差；并开展了池式快堆的瞬态计算不确定性量化分析，可为池式快堆设计、安全评估提供实际意义。
池式快堆;物理热工耦合;不确定性;敏感性分析
南华大学
硕士
核能科学与工程
于涛;赵鹏程
2021
中文
TL327
2022-11-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）