楊生興，佟立麗，曹學(xué)武,王小吉，侯麗強(qiáng)

(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240;2.中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041)

基于RELAP5的高溫棒束通道再淹沒(méi)數(shù)值模擬研究

楊生興1，佟立麗1，曹學(xué)武1,王小吉2，侯麗強(qiáng)2

(1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海 200240;2.中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041)

基于ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用RELAP5建立其實(shí)驗(yàn)裝置的定流量再淹沒(méi)計(jì)算模型，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果做比對(duì)驗(yàn)證模擬的有效性，研究在高、低兩種注水流量下從底部再淹沒(méi)高溫棒束通道時(shí)的不同驟冷現(xiàn)象，分析期間的流動(dòng)形態(tài)、傳熱特性，液位進(jìn)程，先驅(qū)冷卻效果差異等。模擬結(jié)果表明：低流量下主液位落后于驟冷前沿，高流量下驟冷前沿明顯落后于主液位；通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)在高流量下的高液位為高溫壁面帶來(lái)更強(qiáng)的先驅(qū)冷卻，使壁面溫度更快的降到再濕溫度，而低流量下幾乎勻速上升的液位變化進(jìn)程對(duì)前沿下游的高溫壁面冷卻較慢，需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能降到再濕溫度。這些分析將為研究此模型下的重力注水打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

再淹沒(méi)；RELAP5；先驅(qū)冷卻

1 前言

核反應(yīng)堆冷卻劑喪失事故(LOCA)下，應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)對(duì)堆芯快速再淹沒(méi)、對(duì)衰變熱的導(dǎo)出非常重要。反應(yīng)堆采用高、中、低三種安注系統(tǒng)向堆芯注水，能動(dòng)系統(tǒng)依賴安注泵定流量注水，非能動(dòng)系統(tǒng)采用自然力不定流量注水。淹沒(méi)驟冷現(xiàn)象是一種伴有急劇汽化的汽液兩相流，常見(jiàn)的再淹沒(méi)現(xiàn)象(也叫再濕潤(rùn))分為頂部淹沒(méi)，汽膜崩塌再濕潤(rùn)，底部淹沒(méi)，用液滴再濕潤(rùn)等[1]。國(guó)際上對(duì)于再淹沒(méi)驟冷現(xiàn)象的研究多以實(shí)驗(yàn)為主；也有采用數(shù)值模擬的方法，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比以此改進(jìn)相關(guān)模型的研究。比較知名的實(shí)驗(yàn)研究為德國(guó)的QUENCH系列驟冷實(shí)驗(yàn)，主要研究鋯包殼在再淹沒(méi)階段氧化釋氫的熱工水力特性[2]，以及驟冷現(xiàn)象對(duì)包殼和棒束的腐蝕破壞[3]等。

首先，在頂部淹沒(méi)方面有大量的實(shí)驗(yàn)研究，Nada等[4]對(duì)高溫單管的下降液膜再濕潤(rùn)過(guò)程開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，分析了不同的蒸汽排放方式(頂部、底部、同時(shí)頂部和底部)對(duì)注水速率的影響，結(jié)果表明當(dāng)存在汽液逆向流動(dòng)時(shí)，驟冷產(chǎn)生的大量蒸汽對(duì)下降液膜的阻礙作用是明顯的，甚至在汽相流速達(dá)到極限值時(shí)出現(xiàn)液膜的向上流動(dòng)。Sahu等[5]針對(duì)高溫單通道頂部再淹沒(méi)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，主要研究大流量下壁溫、過(guò)冷度、流量等因素對(duì)淹沒(méi)速率的影響，發(fā)現(xiàn)淹沒(méi)速率與Bi數(shù)成正比，與先驅(qū)冷卻的量級(jí)成反比。郎雪梅和黃彥平等人采用瞬態(tài)熱塊實(shí)驗(yàn)技術(shù)和非穩(wěn)態(tài)二維數(shù)值分析方法研究了低壓低流量條件下豎直管內(nèi)頂部驟冷過(guò)程中驟冷前沿區(qū)域的傳熱特性[6]和驟冷前沿的推進(jìn)速度[7]。

其次，在底部再淹沒(méi)方面，Tuzla等[8]開(kāi)展的3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)，得出驟冷時(shí)間隨流道中含汽率的增大、注入水過(guò)冷度的增大以及注水質(zhì)量流量的增大而減小的變化規(guī)律。Saxena等[9]開(kāi)展的3mm窄縫的環(huán)型豎直通道再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出了不同過(guò)冷度，不同壁溫，不同注入流量下的再淹沒(méi)速率，通過(guò)擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得給出了再淹沒(méi)速率的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。Koszela等[10]開(kāi)展ABB Atom 3×3 棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)，研究定位格架及其交混翼對(duì)棒束再淹沒(méi)的流動(dòng)傳熱影響，給出了棒束在再淹沒(méi)過(guò)程中的流動(dòng)傳熱特性的數(shù)據(jù)，包括不同高度處包殼溫度變化、、再淹沒(méi)速率等。Elias等[11]改進(jìn)了RELAP5/MOD3.1的再淹沒(méi)模型，許多棒束和獨(dú)立參數(shù)效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)都驗(yàn)證了改進(jìn)版本的再淹沒(méi)模型的有效性。曾未等[12]對(duì)于RELAP5再淹沒(méi)模型對(duì)于窄縫通道適用性開(kāi)展了研究，指出RELAP5再淹沒(méi)模型對(duì)于棒束通道符合較好(RELAP5再淹沒(méi)模型的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)就是淹沒(méi)棒束通道)，而對(duì)于窄縫小尺寸通道中的蒸汽堵塞等現(xiàn)象估計(jì)不足。

綜上所述，對(duì)于再淹沒(méi)過(guò)程中驟冷前沿推進(jìn)速率，驟冷前沿區(qū)域的傳熱特性和流動(dòng)形態(tài)都有了較為成熟的理論，但是在高、低不同流量下再淹沒(méi)期間的流動(dòng)形態(tài)、傳熱特性，液位進(jìn)程，先驅(qū)冷卻效果等差異對(duì)分析重力注水再淹沒(méi)(高、低流量交替出現(xiàn))時(shí)至關(guān)重要。

本文采用棒束再淹沒(méi)模型，運(yùn)用RELAP5模擬高溫棒束通道的底部再淹沒(méi)現(xiàn)象，首先對(duì)ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)裝置建模，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)工況下模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)，驗(yàn)證所建模型的有效性，之后模擬再現(xiàn)棒束通道從底部注水時(shí)在高低兩種注入流量下的再淹沒(méi)現(xiàn)象，分析流動(dòng)和傳熱特性、液位進(jìn)程、先驅(qū)冷卻效果在高、低兩種流量下的差異。

2 棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷尿?yàn)證

根據(jù)ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)建立相關(guān)數(shù)值模型，驗(yàn)證棒束再淹沒(méi)模型的有效性性，之后用此模型分別做高、低注水流量下的模擬試驗(yàn)，由模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行再淹沒(méi)過(guò)程的流動(dòng)和傳熱分析。

2.1 ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)

ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)是在低壓力下采用低流量向棒束通道注水，如圖1所示，棒束通道結(jié)構(gòu)是長(zhǎng)為3.658m，橫向40mm×40mm的矩形通道中均勻方正的排列9根功率相同的加熱管，加熱管包殼內(nèi)壁裝有熱電偶，每根都在3個(gè)不同高度的位置安裝，而且加熱棒軸向功率按余弦狀分段分布，軸向功率峰因子為1.55[10]。棒束通道入口處由一個(gè)供水箱連帶循環(huán)泵、冷凝器、加熱器、渦輪流量計(jì)及流量控制閥組成的供水系統(tǒng)為通道提供特定過(guò)冷度和流量的注入水，棒束通道的出口除了連接一個(gè)封閉的夾帶液滴收集室外通向一個(gè)穩(wěn)壓器，這個(gè)穩(wěn)壓器保證了棒束通道出口是一個(gè)恒定壓力的環(huán)境。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為兩個(gè)階段，分別是：在過(guò)熱蒸汽的環(huán)境下加熱棒束直到某一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)(熱電偶焊接在加熱棒包殼內(nèi)壁面上)溫度達(dá)到預(yù)定初始壁溫的過(guò)程和用定流量注水淹沒(méi)整個(gè)通道的過(guò)程。在開(kāi)始注水的瞬間也將停止以原有功率對(duì)加熱棒的繼續(xù)加熱，取而代之的是以反應(yīng)堆停堆后功率衰減相同比例的衰減功率繼續(xù)加熱，直到淹沒(méi)整個(gè)棒束通道時(shí)停止。棒束通道的詳細(xì)尺寸和加熱棒結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)圖1，圖2列示了加熱棒軸向功率分布詳細(xì)數(shù)據(jù)及最熱的中心通道的測(cè)溫點(diǎn)位置，表1中所列的試驗(yàn)工況便是模擬計(jì)算跟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證的工況。

圖3 實(shí)驗(yàn)回路節(jié)點(diǎn)劃分Fig.3 Nodalization of experiment loop

2.2 模擬模型的建立

如圖3所示實(shí)驗(yàn)回路節(jié)點(diǎn)劃分圖，將正中心最熱通道獨(dú)立建成一個(gè)管型水力學(xué)部件控制體140，余下的8個(gè)通道合為一個(gè)管型控制體130，軸向控制體數(shù)都為40。管型部件140和管型部件130之間的所有軸向相對(duì)應(yīng)的控制體都由橫向流接管180連接，顯示兩個(gè)部件之間的質(zhì)量、動(dòng)量、能量的交換。入口處的水力學(xué)部件采用一個(gè)時(shí)間相關(guān)控制體110來(lái)給出注入水的溫度，及一個(gè)時(shí)間相關(guān)接管111給出注水流量，分支部件120模擬下腔室，通過(guò)接管分別連接140和130；出口處用分支部件150模擬上腔室，單一控制體160模擬夾帶液滴收集室，時(shí)間相關(guān)控制體170來(lái)給出蒸汽出口的穩(wěn)壓環(huán)境。

熱構(gòu)件方面，由于圍板厚度很薄且有保溫材料來(lái)保溫，其吸放熱可以忽略不計(jì)，而加熱棒功率大，是棒束通道的主要熱量來(lái)源和貯存地，故為主要考慮項(xiàng)。熱構(gòu)件1400模擬中心加熱棒，其右邊界控制體便是模擬中心流道的管型水力學(xué)部件140；熱構(gòu)件1300模擬中心加熱棒四周8根加熱棒，其熱功率及傳熱面積都等效為8根加熱棒的。熱構(gòu)件軸向網(wǎng)格點(diǎn)劃分和熱源都依據(jù)圖1和圖2相應(yīng)數(shù)據(jù)，加熱功率便如圖2所示的余弦狀分布。

Trip信號(hào)方面，當(dāng)中心流道的加熱棒對(duì)應(yīng)熱構(gòu)件第23個(gè)節(jié)點(diǎn)控制體(由3×3棒束通道決定著中心流道最熱，由余弦狀軸向功率分布決定著越靠近中間段越熱，而2.056m測(cè)溫點(diǎn)正好在第23個(gè)控制體內(nèi))包殼內(nèi)壁網(wǎng)格點(diǎn)溫度達(dá)到973K時(shí)，發(fā)出一個(gè)Trip信號(hào)，將時(shí)間相關(guān)接管111的注入水流量給定為該相應(yīng)試驗(yàn)工況下的定流量并開(kāi)始注水。

表1 實(shí)驗(yàn)工況Table 1 Overview of experimental parametersand conditions

2.3 模型有效性驗(yàn)證結(jié)果

在定流量下的再淹沒(méi)驟冷過(guò)程中，高溫壁面包殼溫度變化情況可由5個(gè)溫度和時(shí)間參數(shù)來(lái)描述，分別是壁面初始溫度Tin，壁面到達(dá)峰值溫度的時(shí)間tturn(s)和峰值溫度高于壁面初始溫度的部分ΔTrise(K)，以及注入水再淹沒(méi)壁面所需的時(shí)間tquench(s)和壁面再濕潤(rùn)溫度Tquench，這些參數(shù)能較為全面有效地描述整個(gè)再淹沒(méi)過(guò)程。

在堆芯熱工分析中熱管數(shù)據(jù)是最具價(jià)值的，這里主要比較中心棒束通道加熱棒內(nèi)壁面溫度變化，這也是實(shí)驗(yàn)回路節(jié)點(diǎn)劃分時(shí)分為中心通道和四周通道的主要原因。在如表1所示的試驗(yàn)工況下，用所建模型計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)熱構(gòu)件包殼內(nèi)壁面的溫度變化；由圖2中已知中心通道軸向三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)依次包含于模型的第23、26、29個(gè)節(jié)點(diǎn)，將這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的熱構(gòu)件包殼內(nèi)壁面的溫度變化與實(shí)驗(yàn)測(cè)溫點(diǎn)測(cè)得的溫度變化作對(duì)比。因原實(shí)驗(yàn)所得信息有限，只作第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)比。

如圖4至圖6所示，通過(guò)對(duì)比，模擬計(jì)算結(jié)果中三個(gè)節(jié)點(diǎn)的包殼內(nèi)壁面的溫度變化跟實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度變化吻合較好，變化趨勢(shì)基本一致，模擬結(jié)果的Tin、tquench和Tquench完全符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。但也發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果的ΔTrise偏小，而實(shí)驗(yàn)中有一個(gè)明顯的拋物線狀的凸起，其次tturn也比較靠后，其原因是同比例的衰變熱功率偏小，及模擬給出的是高0.09145m控制體的平均溫度，而實(shí)驗(yàn)中是點(diǎn)溫度。

圖4 第一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度對(duì)比Fig.4 Temperature comparison at first point

圖5 第二個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度對(duì)比Fig.5 Temperature comparison at second point

圖6 第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度對(duì)比Fig.6 Temperature comparison at third point

實(shí)驗(yàn)給出的最熱通道中加熱棒第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的驟冷時(shí)間是tquench=228s，模擬結(jié)果為232s，吻合較好；實(shí)驗(yàn)給出第三根加熱棒第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的驟冷時(shí)間tquench=256s，而模擬計(jì)算所得為251s，吻合較好，如表2所示?？梢詮膬蓚€(gè)通道的第三個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的淹沒(méi)時(shí)間看出，計(jì)算的再淹沒(méi)速率與實(shí)驗(yàn)基本吻合，可以說(shuō)所建RELAP5計(jì)算模型能很好地模擬此棒束通道的再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)。

表2 實(shí)驗(yàn)和計(jì)算參數(shù)對(duì)比Table 2 comparison between experimental parameters and numerical parameters

3 不同流量下再淹沒(méi)過(guò)程分析

驟冷前沿的移動(dòng)速度決定于前沿附近流動(dòng)傳熱狀態(tài)和壁面軸向?qū)崆闆r，正如Sahu等[5]所說(shuō)的，淹沒(méi)速率與Bi數(shù)成正比，與先驅(qū)冷卻的量級(jí)成反比；而主液位的移動(dòng)速度主要取決于流量的大小和蒸發(fā)速率。由于兩者的影響因素各異，在不同大小的流量條件下，表現(xiàn)出不同的流動(dòng)傳熱特性。

3.1 低流量下再淹沒(méi)過(guò)程分析

低流量下的驟冷過(guò)程最明顯的特征是：主液位向上移動(dòng)的速度趕不上驟冷前沿移動(dòng)的速度，這也決定了液位上升的速度主要取決于注入流量，進(jìn)而決定了低流量下的流動(dòng)和傳熱特性。如圖7所示的低流量下(初始壁溫1300K，流量0.1kg/s，再淹沒(méi)開(kāi)始于160s，160s前用于加熱棒束到1300K)第20節(jié)點(diǎn)液相份額、包殼溫度、壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)耦合變化可以看出：在壁面被液相浸潤(rùn)之前，第20節(jié)點(diǎn)的液相份額保持在0.2以下，且壁面被浸潤(rùn)以后，并不是立刻被液相全部充滿，而是有一段時(shí)間的延遲，壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)在壁面溫度階躍降低的時(shí)刻出現(xiàn)極大值，由此便可推斷出此時(shí)此刻便是第20節(jié)點(diǎn)被液相浸潤(rùn)的時(shí)刻，也即驟冷前沿經(jīng)過(guò)第20節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻。

圖7 低流量下第20節(jié)點(diǎn)液相份額、包殼溫度、壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)耦合變化Fig.7 Coupling fluctuation in liquid fraction，cladding temperature and heat transfer coefficient of cladding at the 20th node under low flow rate

根據(jù)棒束通道中的質(zhì)量流密度，軸向各個(gè)節(jié)點(diǎn)的液相份額變化，及RELAP5程序中的參數(shù)αBS，確定各節(jié)點(diǎn)中液相份額首次達(dá)到0.72便為液位所在。如圖8所示為低流量下的液位變化進(jìn)程，液位在棒束通道下半部分時(shí)變化比較平緩，幾乎是勻速上升；上半部分時(shí)上升速度較快，呈現(xiàn)這樣變化的主要原因是液位上升的速度取決于流量，下半部分和上半部分速度差異的原因主要有兩個(gè)：其一，余弦狀的壁面初始溫度分布在再淹沒(méi)過(guò)程中形似“先上樓梯、后下樓梯”，導(dǎo)致淹沒(méi)下半部分棒束時(shí)液位上升緩慢，上半部分棒束時(shí)較為快速；其二，驟冷導(dǎo)致的液滴夾帶及蒸汽流夾裹液滴的兩相流對(duì)上部棒束壁面的先驅(qū)冷卻使得淹沒(méi)上半部分棒束通道時(shí)液位上升較快。

3.2 高流量下再淹沒(méi)過(guò)程分析

當(dāng)壁面溫度遠(yuǎn)大于相應(yīng)工況下的再濕溫度(壓力在4MPa以下時(shí)，再濕溫度大約比飽和溫度高100℃)時(shí)，是不可能被水浸潤(rùn)的，只有當(dāng)壁面被先驅(qū)冷卻降溫到最小膜態(tài)沸騰溫度以下時(shí)，才會(huì)被水浸潤(rùn)，繼而以更高速的傳熱效率進(jìn)行汽化，這是再淹沒(méi)傳熱中的一般規(guī)律。如圖9所示，從在高流量注水的情況下(初始壁溫1300K，流量0.9kg/s)，棒束通道中部的第20個(gè)節(jié)點(diǎn)的液相份額、包殼溫度、壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)耦合變化來(lái)分析，注水開(kāi)始不久液相幾乎充滿著整個(gè)節(jié)點(diǎn)控制體(但也不是完全充滿，尚有0.1左右的汽相份額)，但其壁面溫度卻遠(yuǎn)高于此時(shí)水的再濕溫度，其壁面溫度在過(guò)了很長(zhǎng)一段時(shí)間后才出現(xiàn)陡降，傳熱系數(shù)峰值也在此時(shí)出現(xiàn)，可以判斷出此刻便是驟冷前沿經(jīng)過(guò)第20節(jié)點(diǎn)的時(shí)刻。在壁面未被浸潤(rùn)的時(shí)間段內(nèi)，高流量下的壁面溫度下降速率相較于低流量快很多，這表明高流量下的先驅(qū)冷卻比低流量下的先驅(qū)冷卻更有成效。

圖8 低流量下再淹沒(méi)過(guò)程中棒束通道液位變化Fig.8 Variation of liquid level in the buddle channel under low flow rate

如圖10所示為高流量下的液位變化進(jìn)程，注水一開(kāi)始液位便迅速的攀升，幾乎充滿了大半個(gè)棒束通道，此后液位略有下降，但下降幅度不大，液位基本保持平穩(wěn)；

圖9 高流量下第20節(jié)點(diǎn)液相份額、包殼溫度、壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)耦合變化Fig.9 Coupling fluctuation in liquid fraction，cladding temperature and heat transfer coefficient of cladding at the 20th node under high flow rate

圖10 高流量下再淹沒(méi)過(guò)程中棒束通道液位變化Fig.10 Variation of liquid level in the buddle channel under high flow rate

后期液位上升速率很快，因?yàn)閵A帶液滴先前就已經(jīng)浸潤(rùn)了蒸汽出口附近壁面。相比于勻速上升的定流量液位，高流量下的液位始終占據(jù)棒束通道2/3的空間，驟冷前沿始終落后于液位，這使得驟冷前沿和液位之間區(qū)段的汽化效率相比于單純的蒸汽沖刷有了極大地提高，這使得高流量下的先驅(qū)冷卻更為高效。其次，從淹沒(méi)整個(gè)通道所用時(shí)間來(lái)看，高流量下所用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于低流量下的。

4 總結(jié)

(1) 本文基于ABB Atom 3×3棒束再淹沒(méi)實(shí)驗(yàn)建立了RELAP5再淹沒(méi)計(jì)算模型，經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型的有效性之后，模擬再現(xiàn)了高低兩種流量注水時(shí)的再淹沒(méi)現(xiàn)象，并分別分析了流動(dòng)傳熱特性。

(2) 通過(guò)對(duì)比高低流量下液位的變化進(jìn)程發(fā)現(xiàn)，高流量注水時(shí)之所以能較為快速的淹沒(méi)棒束通道的一個(gè)重要原因是：高流量下液位與驟冷前沿之間的區(qū)段汽化效率很高，在CHF到來(lái)之前就提供了超強(qiáng)的先驅(qū)冷卻，這個(gè)區(qū)段是低流量下所沒(méi)有的。

(3) 此次定流量下高低流量注水再淹沒(méi)模擬試驗(yàn)給不定流量的注水(如重力注水)模擬打下一個(gè)基礎(chǔ)，可作為高低兩種流量下流動(dòng)傳熱特性對(duì)比參照的基礎(chǔ)。

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NumericalInvestigationontheRefloodingofahotVerticalBundle-channelbyRELAP5

YANGSheng-xing1，TONGLi-li1，CAOXue-wu1，WANGXiao-ji2,HOULi-qiang2

(1. School of Mechanical Engineering，SJTU，Shanghai，200240，China;2. Science and Technology on Reactor System Design Technology, Nuclear Power Institute of China, Chengdu of Sichuan Prov. 610041,China)

Based on ABB Atom 3×3 bundle reflooding experiment，RELAP5 code is used to build numerical model for reflooding phenomena with constant flow rate. Comparison between the numerical results and experiment results is conducted to verify the numerical model. Afterthat，the cases with high and low mass flow rate are investigated，focusing on the flow condition，heat-transfer characteristic，water level process and precursory cooling effect during the reflooding. The results show that the main liquid level is always behind quench front under low flow rate，while it is completely reversed under high flow rate. Though comparison，it shows that high water level at large flow rate bring more powerful precursory cooling effect for high-temperature cladding than the water level under low flow which nearly rises at a constant speed. This analysis will lay a foundation for gravity reflooding investigation under this numerical model.

Reflooding；RELAP5；Precursory cooling

2016-2-23

中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金資助(LRSDT2017402)

楊生興(1991—)，男，青海湟中人，碩士研究生，現(xiàn)從事核科學(xué)與技術(shù)方面研究

曹學(xué)武：caoxuewu@sjtu.edu.cn

TL364.4

A

0258-0918(2017)05-0852-08