[发明专利]铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法及装置

说明书

本发明提供了一种铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法及装置，涉及核反应堆技术领域，包括：获取铅水反应中计算铅铋合金凝固时间的特性热焓方程以及影响铅铋合金凝固时间的主导因素；获取铅水反应工况下主导因素的取值；其中，主导因素包括铅铋合金与水的温差、水流喷射初始速度和注水管径；将主导因素的取值输入特征热焓方程，计算得到铅水反应工况下铅铋合金的凝固时间；其中，当凝固时间大于零时确定铅铋合金会出现凝固，当凝固时间小于零时确定铅铋合金不会出现凝固。本发明能够准确计算出任意工况下不同的主导因素取值下是否会出现铅铋合金凝固以及出现铅铋合金凝固时的凝固时间，对于铅基快堆SGTR事故的预测和应对具有较大应用意义。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其是涉及一种铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法及装置。

背景技术

水与铅铋合金直接接触后会发生相变传热，水从铅铋合金侧快速吸收热量发生相变，容易导致接触界面因热力不平衡导致铅铋合金出现脉冲波动，当铅铋合金的温度下降到其凝固点时，铅铋合金将发生凝固。铅铋合金凝固是导致蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故的重要影响因素，当蒸汽发生器传热管发生破裂后，铅铋合金将发生凝固，导致反应堆内出现局部堵流，进而导致严重的堆芯损坏事故，而确定铅水反应中铅铋合金凝固时间对于堆芯事故处理研究具有重要意义。因此，如何确定铅水反应中铅铋合金凝固时间成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法及装置，能够准确计算出任意工况下不同的主导因素取值下是否会出现铅铋合金凝固以及出现铅铋合金凝固时的凝固时间，对于铅基快堆SGTR事故的预测和应对具有较大应用意义。

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铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法，包括：获取铅水反应中计算铅铋合金凝固时间的特性热焓方程以及影响所述铅铋合金凝固时间的主导因素；获取铅水反应工况下所述主导因素的取值；其中，所述主导因素包括铅铋合金与水的温差、水流喷射初始速度和注水管径；将所述主导因素的取值输入所述特征热焓方程，计算得到所述铅水反应工况下所述铅铋合金的凝固时间；其中，当所述凝固时间大于零时确定所述铅铋合金会出现凝固，当所述凝固时间小于零时确定所述铅铋合金不会出现凝固。

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，所述铅水反应中铅铋合金凝固时间确定方法还包括：基于预设的传热分析算法确定铅水反应中计算所述铅铋合金凝固时间的特性热焓方程。

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，所述基于预设的传热分析算法确定铅水反应中计算所述铅铋合金凝固时间的特性热焓方程的步骤，包括：基于热焓法对零维的非稳态凝固过程中能量和温度仅随时间变化情况下的凝固换热过程进行计算，得到零维系统内的凝固时间热焓方程；基于所述零维系统内的凝固时间热焓方程确定宏观尺度下铅水反应中铅铋合金凝固时间的特性热焓方程。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述基于所述零维系统内的凝固时间热焓方程确定宏观尺度下铅水反应中铅铋合金凝固时间的特性热焓方程的步骤，包括：基于所述零维系统内的凝固时间热焓方程确定实际铅水反应中微元的固化时间特性热焓方程；基于控制变量法对所述微元的固化时间特性热焓方程进行宏观验证，得到宏观尺度下铅水反应中铅铋合金凝固时间的特性热焓方程以及影响铅铋合金凝固时间的外部因素中的主导因素。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述基于控制变量法对所述微元的固化时间特性热焓方程进行宏观验证的步骤，包括：基于控制变量法将所述微元的固化时间特性热焓方程中的所述外部参数转变为方程参数，基于预设仿真软件对所述外部参数进行插值分布以及批量仿真，以得到各外部因素对应的凝结核出现时间；基于各所述外部因素对应的凝结核出现时间的相对变化值，从所述外部因素中筛选出所述主导因素。