FLUENT在行波堆热工水力分析中的应用：子动力学模型与事故响应研究

本文主要探讨了基于FLUENT软件在行波堆热工水力分析中的应用，针对泰拉能源公司设计的钠岭行波堆泰拉能源一号进行了详细的数值模拟。作者首先构建了一个1/6堆芯物理模型，通过FLUENT的用户定义函数(UDF/UDS)开发了点堆中子动力学模型的计算程序，用于预测堆芯功率分布。同时，利用FLUENT的多孔介质模型模拟了堆芯内部三维流场，实现了软件对堆芯动力和传热过程的耦合模拟。 在研究过程中，文章着重进行了反应性引入事故瞬态计算。在稳态运行工况下，通过设定恒定的冷却剂流量和逐渐增加的反应性引入速率（0.0002 S^-1），观察了堆芯功率的动态变化。结果显示，尽管初始阶段功率有所下降，但在反应性引入后，由于正反应性的增加，功率快速回升。随着温度升高，负反馈反应性开始抑制功率上升，最终在正负反馈作用下，堆芯功率稳定在设计值的135%左右，表明系统的安全性得到了验证。 此外，文中还分析了冷却剂温度和燃料棒温度对反应性的影响。在事故反应性引入过程中，冷却剂温度上升引起的负反馈反应性约为0.0003，而燃料棒温度上升导致的负反馈约为0.0007。这些负反馈与事故引入的正反应性相互抵消，使得总的反馈反应性趋于零，堆芯温度虽然高于稳态水平，但仍保持在安全范围内。 图10展示了事故期间堆芯功率的瞬态变化，图11和图12则分别描绘了反应性和温度随时间的变化趋势，这些数据为评估行波堆在事故条件下的行为提供了关键依据。这项研究通过FLUENT软件的细致模拟，深入理解了行波堆在不同工况下的热工水力特性及其安全性，为该类反应堆的设计优化和安全评估提供了有价值的数据支持。