陈选相-西安交通大学核安全与运行研究室(Nuclear Safety and Operation Lab, NUSOL)

陈选相
毕业时间：2010年
研究方向：超临界水堆热工分析
工作单位：华能山东石岛湾核电有限公司
毕业论文题目：绕丝定位稠密栅组件子通道分析
摘要：
稠密栅燃料组件在钠冷快堆（LMFBR）、超临界水堆（SCWR）以及采用细棒状燃料的船用压水堆等设计中被广泛采用。稠密栅组件中，为了在燃料棒间固定一个合适的间距并提高冷却剂的交混，当前定位方式的应用较为广泛的有两种：一种是格架定位，另一种是绕丝定位。绕丝定位在稠密栅中的优势明显，其能够增加子通道间冷却剂的交混，同时螺旋形的绕丝结构对冷却剂流动阻力较小，可以减小冷却剂通过堆芯的压降。
稠密栅组件的棒束排列紧密，流道狭窄，引入了定位绕丝，由于绕丝结构的特殊性和在堆芯组件内的贯穿布置，使得这种组件内传热与流动现象相当复杂。作为反应堆安全设计及研究的一个重要部分，详细地分析堆芯内绕丝定位组件的流场和温度场分布，是开展后续问题研究的基础。本文提出了适用于钠冷快堆、超临界水堆和船用压水堆细棒稠密栅组件热工水力分析的绕丝分布式阻力模型，并和子通道程序（ATHAS）耦合，得到一个对绕丝定位组件具有普适性的分析程序。
本文编写了绕丝分析程序和计算钠物性的程序包，补充了钠的传热关系式和子通道分析模型中的横向导热项；修改了格架模型，增强了横向流动的处理能力，使程序具备对组件内局部区域大面积堵流事故的分析能力；拓展了程序对单根燃料棒采用多根绕丝定位的分析能力，耦合了适用于稠密栅计算的临界热流密度关系式。
程序经实验验证后，本文对快堆堵流事故、船用压水堆细棒稠密栅及欧洲高性能轻水堆（HPLWR）绕丝定位组件作了细致分析，结果表明：本文开发的绕丝分析程序和实验吻合较好，预测可靠；程序能够完成对钠冷快堆组件局部区域大面积堵流事故的热工分析；多根绕丝定位的方式不能明显增加子通道间冷却剂交混，反而使组件内冷却剂温度分布更不均匀，但能够使MDNBR更大；和格架定位相比，采用绕丝定位可使冷却剂温度分布更为均匀，最高包壳温度更低，压力损失更小；绕丝螺距对组件内流动的影响显著，减小螺距可得到更强的横流和更均匀的冷却剂和包壳温度分布，但会增加压降。