[发明专利]熔融池的换热计算方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种熔融池的换热计算方法、装置及电子设备，涉及核反应堆技术领域，上述熔融池的换热计算方法包括以下步骤：步骤S102，获取熔融池内部沿角度分布的努塞尔数及压力容器的内壁面温度；步骤S104，基于努塞尔数及内壁面温度对氧化层进行换热计算，得到氧化层所接触的压力容器的内壁面热流密度；步骤S106，基于压力容器的内壁面热流密度，对压力容器的下封头进行二维导热计算，得到压力容器的温度场分布；其中，温度场分布包括压力容器的内壁面温度；重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至压力容器的内壁面温度收敛。本发明能够提升熔融池换热计算的合理性和准确性。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其是涉及一种熔融池的换热计算方法、装置及电子设备。

背景技术

核反应堆是核能利用的核心，反应堆堆芯丧失冷却后，可能导致堆芯材料熔融，如何处理堆芯熔融物，是严重事故缓解措施的关键环节。目前核电站的主要策略为熔融物堆内滞留策略，对于具有完整压力容器下封头结构的反应堆，利用压力容器外部流道冷却技术带走下封头内部熔融物衰变热，保持下封头完整性。目前商用轻水堆严重事故分析中认为下封头中熔融物碎片床不能得到持续冷却，最终会重新熔化形成稳态熔融池。为了提升核能系统的安全性，对于严重事故下压力容器下封头熔融池的换热过程进行模拟，进而制定严重事故缓解措施，缓解、减轻堆芯熔融严重后果是十分必要的。

目前的熔融池换热计算方式中，对压力容器的下封头简单保守地采用一维导热，高估了“热聚集”现象，不符合实际情况，不能合理准确评估熔融池热量传递过程。因此，现有的熔融池换热计算方式还存在准确性较低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种熔融池的换热计算方法、装置及电子设备，能够提升熔融池换热计算的合理性和准确性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种熔融池的换热计算方法，所述熔融池包括氧化层和金属层，所述熔融池外部设置有压力容器；所述方法包括：步骤S102，获取所述熔融池内部沿角度分布的努塞尔数及所述压力容器的内壁面温度；步骤S104，基于所述努塞尔数及所述内壁面温度对所述氧化层进行换热计算，得到所述氧化层所接触的压力容器的内壁面热流密度；步骤S106，基于所述压力容器的内壁面热流密度，对所述压力容器的下封头进行二维导热计算，得到所述压力容器的温度场分布；其中，所述温度场分布包括所述压力容器的内壁面温度；重复执行上述步骤S102～步骤S106，直至所述压力容器的内壁面温度收敛。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于所述努塞尔数及所述内壁面温度对所述氧化层进行换热计算，得到所述氧化层所接触的压力容器的内壁面热流密度的步骤，包括：步骤a，基于所述努塞尔数、所述氧化层的中心温度及第一计算算式，确定所述氧化层内部侧面的热流密度分布；步骤b，基于所述热流密度分布、所述内壁面温度及第二计算算式确定所述氧化层侧面硬壳厚度；步骤c，基于所述氧化层侧面硬壳厚度及第三计算算式确定所述压力容器的内壁面热流密度；步骤d，基于能量守恒定律更新所述氧化层的中心温度；步骤e，重复执行上述步骤a-步骤d，直至所述氧化层的中心温度收敛至预设误差极限，得到所述压力容器的内壁面热流密度。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一计算算式为：

其中，Nu_p,side(θ)为所述氧化层内部侧面沿角度分布的努塞尔数，q_p,side(θ)为所述氧化层侧面热流密度分布，k_p为氧化层导热率，h_p为所述氧化层的高度，T_p,max为所述氧化层的中心温度；T_p,mp为所述氧化层的熔融物熔点；所述第二计算算式为：