动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法

摘要

本发明公开了动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，通过乘积法耦合各瞬变外力对反应堆动态自反馈条件下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；所述CHF的影响因子为相应瞬变外力下的CHF值与静止条件下的CHF值的比值；所述瞬变外力包括倾斜、起伏、摇摆和耦合运动。本发明提供的方法可简单、直观、准确的获得瞬变外力场对动态自反馈条件下堆芯通道内DNBR限值修正系数，该修正系数可直接应用于核动力舰艇反应堆的设计。

权利要求

1.动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，其特征在于，通过乘积法耦合各瞬变外力对反应堆动态自反馈条件下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；

所述CHF的影响因子为相应瞬变外力下的CHF值与静止条件下的CHF值的比值；所述瞬变外力包括倾斜、起伏和摇摆；

所述瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数的计算公式如下式所示：K＝KQX×KSQ×KYB；

其中，K表示瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；

KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；

KSQ表示起伏瞬变外力下CHF的最小影响因子；

KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。

2.根据权利要求1所述的动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，其特征在于，所述倾斜瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：通过考察倾斜角度、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内倾斜瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kQX的求解方法为：其中，qCHF,QX表示倾斜瞬变外力下的CHF值；

qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

3.根据权利要求1所述的动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，其特征在于，所述起伏瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：通过考察起伏周期、起伏幅值、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内起伏瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kSQ的求解方法为：其中，qCHF,SQ表示起伏瞬变外力下的CHF值；

qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

4.根据权利要求1所述的动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，其特征在于，所述摇摆瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：通过考察摇摆周期、摇摆角度、摇摆幅值、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内摇摆瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kYB的求解方法为：其中，qCHF,YB表示摇摆瞬变外力下的CHF值；

qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

5.根据权利要求1至4任一项所述的动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法，其特征在于，基于以下试验系统进行计算：建造自然循环试验回路，将自然循环试验回路系统搭建在模拟海洋运动的平台上，然后开展静止条件和瞬变外力下的沸腾临界实验。

说明书

动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的求解方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的整体式求解方法。

背景技术

[0002] 为了提高核动力舰船的隐蔽性，自然循环运行工况是目前核动力舰船研究的重点。另外，核动力反应堆堆芯通道内的临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)关系到反应堆的安全，通过通道内偏离泡核沸腾比(Departure from Nucleate Boiling Ratio,DNBR)限值来表示通道内发生CHF的裕量，在路基反应堆中DNBR限值是反应堆堆芯设计的准则，当DNBR限值应用到核动力舰船反应堆中时由于瞬变外力的影响需要对其进行修正，其修正值为瞬变外力对CHF的影响因子的最小值。核动力舰船在工作过程中会受海浪等影响发生倾斜、起伏和摇摆等运动，而倾斜条件对CHF的影响尤为重要。

[0003] 目前国内DNBR限值修正系数是参考日本isshi的研究以及国内相关研究选取的，此值是在强迫循环条件下获得，强迫循环条件下瞬变外力对CHF的影响远小于自然循环的影响，因此，此值不能直接应用到动态自反馈条件下的堆芯设计。

[0004] 经专利查新，目前国内外没有针对瞬变外力对动态自反馈条件下CHF影响因子的分析方法，因此，有必要研究一种瞬变外力对动态自反馈条件下CHF影响因子的分析方法，清晰、准确的表达瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的影响，能够应用于瞬变外力动态自反馈条件下DNBR限值的修正，从而在此设计准则条件下的对象能够运行于动态自反馈条件下，从而提高舰艇的隐蔽性和作战能力。

发明内容

[0005] 针对上述技术问题，本发明提供了解决上述问题的瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的整体式求解方法，通过考虑各瞬变外力对堆芯CHF的影响，对瞬变外力动态自反馈条件下的DNBR限值进行修正，通过此分析方法得到的DNBR限值的修正系数能够直接应用于核动力舰艇反应堆的设计。

[0006] 本发明通过下述技术方案实现：

[0007] 一种瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的整体式求解方法，通过乘积法耦合各瞬变外力对反应堆动态自反馈条件下通道内CHF的影响因子，最终获得瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；所述CHF的影响因子为相应瞬变外力下的CHF值与静止条件下的CHF值的比值；所述瞬变外力包括倾斜、起伏、摇摆和耦合运动。

[0008] 优选地，所述瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数的计算公式如下式所示：

[0009] K＝KQX×KSQ×KYB；

[0010] 其中，K表示瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；

[0011] KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；

[0012] KSQ表示起伏瞬变外力下CHF的最小影响因子；

[0013] KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。

[0014] 优选地，所述倾斜瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：

[0015] 通过考察倾斜角度、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内倾斜瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kQX的求解方法为：

[0016]

[0017] 其中，qCHF,QX表示倾斜瞬变外力下的CHF值；

[0018] qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0019] 优选地，所述起伏瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：

[0020] 通过考察起伏周期、起伏幅值、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内起伏瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kSQ的求解方法为：

[0021]

[0022] 其中，qCHF,SQ表示起伏瞬变外力下的CHF值；

[0023] qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0024] 优选地，所述摇摆瞬变外力下CHF的影响因子通过以下方法获得：

[0025] 通过考察摇摆周期、摇摆角度、摇摆幅值、通道入口温度、压力对CHF值的影响规律，获得实验参数范围内摇摆瞬变外力对CHF的最小影响因子；CHF的影响因子kYB的求解方法为：

[0026]

[0027] 其中，qCHF,YB表示摇摆瞬变外力下的CHF值；

[0028] qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0029] 优选地，上述瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的整体式求解方法，是基于以下试验系统进行计算：建造自然循环试验回路，将自然循环试验回路系统搭建在模拟海洋运动的平台上，然后开展静止条件和瞬变外力下的沸腾临界实验。

[0030] 本发明具有如下的优点和有益效果：

[0031] 1、本发明提供的方法可简单、直观、准确的获得瞬变外力场对动态自反馈条件下堆芯通道内DNBR限值修正系数，该修正系数可直接应用于核动力舰艇反应堆的设计，利于提高舰艇的隐蔽性和作战能力。

[0032] 2、本发明提供了一种适用于自然循环条件下的瞬变外力对CHF影响的整体式分析方法，填补瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF影响因子的分析方法的空白，并直观、准确的获得瞬变外力对动态自反馈条件下CHF的定量影响，使得通过此分析方法得到的DNBR限值的修正系数能够应用于核动力舰艇反应堆堆芯设计所需的准则中。

具体实施方式

[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0034] 实施例

[0035] 本实施例提供了一种瞬变外力对动态自反馈条件下堆芯DNBR限值修正系数的整体式求解方法，具体步骤如下所示

[0036] 步骤1，设计自然循环实验回路：

[0037] 保证自然循环实验回路的运行参数能够覆盖原型装置的动态自反馈条件下的热工参数，同时保证在相同的还原条件下自然循环实验回路流量的波动幅值大于原型的流量波动，且原型的稳定性优于自然循环实验回路。

[0038] 步骤2，搭建实验台架：

[0039] 将自然循环实验回路搭建在模拟海洋运动平台上，开展沸腾临界实验研究；

[0040] 步骤3，研究倾斜瞬变外力的影响：

[0041] 首先研究倾斜条件对沸腾临界的影响规律，获得倾斜角度、通道入口温度、压力对CHF的影响规律，最终获得实验参数范围内倾斜对CHF的最小影响因子。倾斜瞬变外力对CHF的影响因子的求解方法为：瞬变外力下的CHF值与对应静止条件下的CHF的比值，如下式所示；其中对应静止条件是指回路上边界条件不做改变只对运动平台进行操作。倾斜条件是在静止条件下保持回路的温度、压力等边界条件不变，只改变瞬变外力参数。

[0042]

[0043] 其中，qCHF,QX表示倾斜瞬变外力下的CHF值；qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0044] 步骤4，研究起伏条件的影响：

[0045] 然后研究起伏条件对沸腾临界的影响规律，获得起伏周期、起伏幅值、通道入口温度、压力对CHF的影响规律，最终获得实验参数范围内起伏对CHF的最小影响因子。起伏瞬变外力对CHF的影响因子的求解方法为：起伏条件下的CHF值与对应静止条件下的CHF的比值，如下式所示：

[0046]

[0047] 其中，qCHF,SQ表示起伏瞬变外力下的CHF值；qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0048] 步骤5，研究摇摆条件的影响：

[0049] 最后研究摇摆条件对沸腾临界的影响规律，获得摇摆周期、摇摆角度、摇摆幅值、通道入口温度、压力对CHF的影响规律，获得实验参数范围内摇摆对CHF的最小影响因子。摇摆瞬变外力对CHF的影响因子的求解方法为：摇摆条件下的CHF值与对应静止条件下的CHF的比值，如下式所示：

[0050]

[0051] 其中，qCHF,YB表示摇摆瞬变外力下的CHF值；

[0052] qCHF,JZ表示静止条件下的CHF值。

[0053] 步骤6，计算DNBR限值修正系数：

[0054] 通过乘积法耦合各瞬变外力对动态自反馈条件下通道内CHF的最小影响因子，即瞬变外力动态自反馈条件下DNBR限值修正系数，如下式所示：

[0055] K＝KQX×KSQ×KYB；

[0056] 其中，K表示瞬变外力对动态自反馈条件下DNBR限值修正系数；

[0057] KQX表示倾斜瞬变外力下CHF的最小影响因子；

[0058] KSQ表示起伏瞬变外力下CHF的最小影响因子；

[0059] KYB表示摇摆瞬变外力下CHF的最小影响因子。

[0060] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。