壓水堆燃料棒芯塊事故后傳熱的簡化分析

齊宇博，張　偉，于　江，南金秋，趙劍剛

壓水堆燃料棒芯塊事故后傳熱的簡化分析

齊宇博，張偉，于江，南金秋，趙劍剛

（中廣核研研究院有限公司，廣東 深圳 518124）

壓水堆核電廠在嚴重事故下，堆芯換熱條件惡劣，此時包含衰變熱的堆芯非穩態傳熱分析過程較為復雜。本文以大亞灣核電廠M310機組一回路熱段雙端斷裂為假想工況，用簡化分析方法研究事故后衰變熱的傳遞情況，獲得了含時間變量的溫度場簡化計算公式。采用ANSYS有限元分析軟件，用非簡化分析的方法計算分析，兩種方法對比驗證。研究結果顯示：在一定條件下，簡化計算的誤差相對較小，可采取簡化分析方法對事故后燃料棒芯塊的傳熱進行計算。本文的簡化方法不僅局限于壓水堆，其他堆型的事故分析亦可借鑒。

瞬態導熱；集總參數法；有限元法；嚴重事故

非穩態傳熱過程中，控制方程為幾何空間的函數，是時間尺度一階偏導，對較復雜工程問題，幾乎不能獲得解析解。然而，當求解域內熱阻較小，可近似認為溫度場在瞬態均勻一致，此時導熱微分方程簡潔且易于計算，該方法稱之為集總參數法[1]。然而傳統的集總參數法，多數情況下回避研究對象內部釋熱，原因是內熱源隨時間變化，難以用確定的函數關系式表征，即使某些情況下得到表達式，控制方程依然無法解析。許多工程問題又存在內熱源，這使得集總參數法在實際應用過程中受到一定程度的限制。

壓水堆核電廠一回路發生大破口失水事故（LOCA）時，在緊急停堆且未啟動再循環階段，燃料棒芯塊的衰變熱近似指數衰減。……