[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

说明书

本发明属于核电站安全技术领域，尤其涉及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。该方法以热管为热量导出系统基础，包括以下步骤：步骤1：热量导出系统有效性数据收集；步骤2：用收集数据构建三维曲面图；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，判断对应点的位置是否在步骤2形成的三维曲面图内，进而判定限定条件是否满足有效性；本发明的优点是在反应堆系统、热管、热量导出系统的限定条件下，不依赖热管极限工况瞬态计算模型，为判定限定条件有效性提供依据。

技术领域

本发明属于核电站安全技术领域，尤其涉及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。

背景技术

近年来，随着核反应堆技术的发展，越来越多的非能动系统被引入反应堆系统中，尤其是在传递热量过程中，非能动系统因其固有的安全性，被广泛地应用于先进反应堆中。

热管是人们所知的最有效的传热元件之一，它可将大量热量通过其很小横截面积远距离传输而无需外加动力，进而利用热管组成反应堆系统的非能动预热排出模块，在反应堆系统设计中正在逐渐得到应用；

由于对热管极限工况进行计算的瞬态计算模型发展尚未成熟，不能在瞬态计算中对热管是否达到极限工况进行判断，因此开发出一套不依赖于热管极限工况瞬态计算模型的核反应堆热量导出系统的有效性判断方法，对引入热管的反应堆系统分析及其设计具有重大的实际意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是公开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，在反应堆系统、热管、热量导出系统的限定条件下，在不依赖热管极限工况瞬态计算模型的情况下，提供一种判断限定条件是否有效的判断方法，其对运行方案选择、运行特性分析和几何尺寸优化提供较为全面而灵活的判断依据。

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，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。

所述步骤1包括：

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；

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：