[发明专利]一种基于热管的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法

权利要求书

1.一种基于热管的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：热量导出系统有效性数据收集，该数据包括热管几何数、热量导出系统的延后投入时间、热流密度；

步骤1.1：依据热量导出系统的工艺要求，收集系统参数和运行参数，在系统参数和运行参数的限定条件下，确定热管的几何结构，再将描述热管几何结构的变量带入守恒方程内计算出热管几何尺寸参数；

步骤1.2：依据步骤1.1所得热管几何尺寸参数，利用热量导出系统瞬态计算方法对反应堆发生事故危险进行分析，以得出需要热量导出系统投入的临界时间点及与所述临界时间点对应的热流密度，再依据热量导出系统投入的临界时间点得出热量导出系统的延后投入时间；

所述热量导出系统瞬态计算方法包括以下步骤：

步骤1.2.1：所述反应堆瞬态安全分析单元对除热管外的全反应堆一回路系统进行建模；

步骤1.2.2：对正常满功率稳态运行工况准确性验证，并利用反应堆瞬态安全分析单元内的计算模块对满功率下的全厂断电事故工况进行计算；

步骤1.2.3：反应堆各系统按照事故运行规程进行动作，依据反应堆瞬态安全分析单元内计算模块计算的参数峰值，判断该峰值是否超过安全限制，若未超过安全限制，则延后热量导出系统的投入时间，直至参数峰值超过安全限制，得到热量导出系统投入的临界时间点；

所述热量导出系统瞬态计算方法包括相互耦合的反应堆瞬态安全分析单元和计算单元，在热量导出系统是闭合回路系统的前提下，所述计算单元用于计算出热量导出系统的传热量，所述反应堆瞬态安全分析单元用于控制热量导出系统的投入时间；其中所述计算单元包括与反应堆瞬态安全分析单元连接的接口模块、将几何尺寸参数输入的输入输出模块、以及利用几何尺寸参数完成计算的两相流计算模块，且所得计算结果再经所述输入输出模块输出；

步骤1.3：将步骤1.1内的热管几何尺寸参数带入极限公式内，以获得与所述极限公式对应的热流密度；

步骤2：利用步骤1的收集数据建立三维笛卡尔坐标系，并对所得点集数据处理以得到三维曲面图；

步骤3：依据热量导出系统、热管及运行规程所体现的限定条件，选取表征热管几何数、热量导出系统的延后投入时间、及对应延后投入时间的热流密度的点值，并将对应点标记于笛卡尔直角坐标系内；

步骤4：判断步骤3得到的对应点的位置是否在步骤2形成的三维曲面图内，若对应点的位置在三维曲面图内判定限定条件有效，若对应点的位置不在三维曲面图内，则更换限定条件的点值，重复步骤3。

2.根据权利要求1所述的一种基于热管的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法，其特征在于，步骤1.1所述守恒方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程，质量守恒方程表示为下式：

动量守恒方程表示为下式：

能量守恒方程表示为下式：

其中，W_m表示质量流量；z表示几何位置；ρ_m为流体密度；p表示压力；为摩擦压降梯度；为重位压降梯度；为局部压降梯度；A表示流通横截面积；q为线功率密度；i_m表示流体比焓；即将描述热管几何结构的变量带入上述公式中计算出影响热量导出系统有效性热管几何尺寸参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于热管的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法，其特征在于，步骤1.2热量导出系统投入临界时间点的具体计算方法包括：若第n(n≥1)次计算的延后时间为x(x≥0)秒，第n+1次计算延后时间为x+a(a＞0)秒，若第n+1次计算时反应堆无法正常排出余热，则在进行n+2次计算时将延后时间取为x-1/2a；若第n+1次计算时反应堆能正常排出余热，则在进行n+2次计算时将延后时间取为x+2a，以此类推，直至寻找出反应堆正常排出余热的时间点，该时间点即为热管延时投入的临界时间点。

4.根据权利要求1所述的一种基于热管的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法，其特征在于，步骤1.3所述极限公式包括粘性传热极限公式、声速极限公式、传热极限公式、毛细传热极限公式、携带传热极限公式、沸腾传热极限公式。