HFETR热点工程因子修订范文

《核动力工程杂志》2014年第三期

1热点因子计算方法

热点因子计算方法主要有3种：乘积法、统计法和混合法。乘积法是指把反应堆内可能出现的各种最不利因素连乘起来；该方法过于保守，不利于提高反应堆的经济性。统计法是指把反应堆内可能出现的各种不利因素的变化看出按统计规律分布，然后再按统计规律去综合各参数对计算参数的影响；这样的计算结果有一定的超过设计限值的概率，在一定程度上不利于反应堆的安全。混合法是介于上述两种方法之间的一种方法，它把与元件加工、装配等有关的参数当做统计分布，这些参数先按统计法处理得出一个热点因子，然后再与其他热点因子连乘，最后得到一个总的热点因子。为了保证反应堆的安全，同时提高反应堆的经济性，混合法是最好的分析方法。本文采用混合法对多层套管元件的工程热点因子敏感性分析。

2HFETR热点因子计算

2.1燃料元件热工分析

燃料元件盒表面的名义壁温可表示成。

2.2工程因子

为了对贮存水池的散热能力进行计算，必须对贮存水池内的现有热源进行统计，给出不同储存历史的乏燃料元件剩余释热。选用“魏格纳-韦”经验公式对水池内的乏燃料元件剩余释热计算。王家丰等于1979年根据元件加工标准、有关的热工水力试验结果及运行定值等确定了HFETR的热点因子[1]（简称为“1979版”）。根据现目前反应堆运行测量技术、HFETR燃料组件技术条件[2-6]、HFETR热工计算方法[7-8]等方面，提出一套新的工程因子（简称为“2013版”）。“2013版”对不确定的参数沿用以往的值，与1979年的工程因子的比较见表1。

2.3计算结果比较及分析

2.3.1各层燃料元件最高壁温计算结果比较以HFETR85-II炉各燃耗步中最大盒功率的燃料元件为分析对象，反应堆运行功率为75MW。设定一次水入口水温45℃，燃料元件入口平均流速6.74m/s。首先利用HFETR带肋多层套管元件流场及温度场数值模拟程序CASH计算得出燃料元件名义参数，再以此为输入，利用GCYZ程序对燃料元件壁温的工程因子温升进行计算。两套不同的工程因子附加温升及各层燃料元件最高壁温见表2。由计算结果可以看出，修正后的工程因子加温升较以前降低，平均小6.02℃，而最大壁温处的工程因子附加温升可降低6.83℃。可以看出，以往所考虑的工程因子是偏保守的。

2.3.2HFETR85-II炉燃料元件热工计算比较根据物理计算结果，计算出不同燃耗棒位下的热盒元件运行功率下壁面最高温度，以及根据HFETR元件稳态工况下的热工设计准则，计算出不同燃耗棒位下当燃料元件包壳最高温度达到190℃时，热盒元件及相应的HFETR堆芯允许运行功率（表3）。表3中PB为元件盒功率。为反应堆最大允许功率。由计算结果可以看出，修正工程因子后不同燃耗棒位下的热盒元件运行功率下壁面最高温度的工程因子附加温升较以前降低约5.8℃，各不同燃耗棒位下HFETR堆芯允许运行功率提高约5MW。

3结束语

对HFETR燃料元件工程因子进行修订，并分析其对燃料元件最高壁温及反应堆安全的运行运行功率的影响。从分析结果可以看出，随着HFETR测量技术、热工水力计算手段及燃料元件制造加工技术的提高，反应堆实际运行参数偏离名义值降低，热管、热点工程因子所带来的附加温升减小，从而可以提高HFETR堆芯的安全运行功率，提高了反应堆的经济性。

作者：胡跃春邓才玉李海涛徐涛忠莫政宇单位：中国核动力研究设计院四川大学水利水电学院