鉛鉍反應(yīng)堆新型雙層換熱管式主熱交換器設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析

楊俊康 王凱 趙鵬程 王桂梅

1（南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 衡陽(yáng) 421001）

2（中核華緯工程設(shè)計(jì)研究有限公司 南京 210019）

鉛鉍反應(yīng)堆具有良好的中子學(xué)、熱工水力學(xué)和安全特性，被第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇（Generation IV International Forum，GIF）預(yù)計(jì)有望成為首個(gè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)示范化的第四代反應(yīng)堆［1］。主熱交換器是實(shí)現(xiàn)鉛鉍反應(yīng)堆熱量輸運(yùn)的核心設(shè)備，對(duì)反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性與安全性具有重要影響。高溫、高壓差、高密度和高腐蝕的惡劣服役環(huán)境，導(dǎo)致主熱交換器換熱管成為鉛鉍反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)最為薄弱的環(huán)節(jié)，熱交換器傳熱管破裂、腐蝕堵流等誘發(fā)熱交換器失效的概率較高［2］，亟須研發(fā)傳熱性能好、可靠性高的新型換熱管。緊密貼合雙層管換熱結(jié)構(gòu)在鉛鉍反應(yīng)堆中具備獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，當(dāng)其中一層換熱管破裂后，裂紋會(huì)在兩層換熱管交界面處終止繼續(xù)擴(kuò)展，不會(huì)像單層管的裂紋一樣一直擴(kuò)展直到斷裂，因此采用雙層管可從設(shè)計(jì)上有效降低換熱管失效事故發(fā)生的概率［3-4］。然而，雙層管間的接觸熱阻會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱管傳熱效率降低，不利于鉛鉍反應(yīng)堆堆一回路系統(tǒng)熱量的順利導(dǎo)出，迫切需要優(yōu)化換熱管的設(shè)計(jì)，減小接觸熱阻的阻值，提高傳熱效率。

為有效提高鉛鉍反應(yīng)堆雙層換熱管式主熱交換器的傳熱性能，國(guó)內(nèi)外研究人員開(kāi)展了諸多富有借鑒意義的探索性研究。王桂梅等［4］從壁面溫差、材料、公差配合度、表面粗糙度等方面研究了接觸熱阻對(duì)換熱器傳熱性能的影響，并提出了雙層管加工的優(yōu)化方案；……