熔鹽冷卻球床堆分流板結構優化設計

周建軍，袁顯寶，毛璋亮，肖仁政，馬小強

(三峽大學機械與動力學院，湖北 宜昌 443002)

熔鹽堆作為第四代候選堆型之一，由于在中子經濟性、連續換料和固有安全性等方面的優點[1-5]，受到人們的青睞。固體燃料熔鹽堆使用包裹顆粒燃料，冷卻劑為熔鹽,是結合了球床堆和熔鹽堆的優點開發出來的一種新型的熔鹽堆。中國科學院于 2011 年啟動釷基熔鹽堆(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System)系統項目[6,7]，目標是研發第四代裂變反應堆核能系統。

固體熔鹽堆的設計過程中必須要考慮堆芯內部流場和溫度場的分布，堆芯入口流量的分布直接影響到堆芯內的流場分布和壓降，進一步限制了核電站的安全限值。分流板結構對于堆芯內的流場分布具有關鍵的影響作用，針對分流板結構對堆芯流場的影響國內外的學者已經開展了相關的研究。ZJJ[8]利用CFD(Computational Fluid Dynamics)軟件建立不同的分流板結構分析了液體熔鹽堆中分流板結構對堆芯流場和溫度場的影響，通過分析發現漸擴的分流板結構有助于堆芯流場的均勻分布。周振華[9]等針對液體熔鹽堆通過數值模擬發現設置喇叭狀下腔室比橢球型下腔室結構可以更好地調節流量分配和功率分配的匹配性。梅牡丹[10]等人利用CFD軟件采用多孔介質模型對固體熔鹽堆的不同分流板結構做了分析計算，并進行結構優化。但是這些研究大部分是針對液體熔鹽堆開展的，對于固體熔鹽堆來說并不一定適用。個別對于固體熔鹽堆分流板的設計計算也是采用近似的多孔介質方法處理，并不能準確模擬出流體在堆芯內的分布。……