[發明專利]特種反應堆布雷頓循環系統的超臨界流體適用性評價方法

有效

• 申請號: 202011630682.6
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112733469B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 張大林;李新宇;王式保;王成龍;田文喜;秋穗正;蘇光輝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.特種反應堆布雷頓循環系統的超臨界流體適用性評價方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：明確反應堆與循環系統的工作環境和必要參數，包括確定四個方面的信息：工作環境的化學成分、環境溫度及溫變規律、環境壓力和反應堆的堆芯進出口溫度；其中環境溫度范圍限定在0K至500K，溫變規律包含環境最高溫度500K、環境最低溫度0K及溫變周期，環境壓力限定在0MPa至25MPa，反應堆的堆芯進出口溫度限定在500K至1300K；

步驟2：評估流體的輻照和化學穩定性，包括四個穩定性要求和一個篩選過程；穩定性要求為：流體輻解產物忽略不計、流體對結構材料呈現化學惰性、流體對環境物質呈現化學惰性和流體熱分解溫度高于循環最高溫度；篩選過程為：初步篩選出滿足上述穩定性要求的流體；

步驟3：確定流體的擬臨界點，包括兩個擬臨界溫壓要求：流體擬臨界溫度高于于步驟1所述的環境最高溫度5K至50K，擬臨界壓力高于步驟1所述的環境壓力1kPa以上；并將流體擬臨界溫度設置為定壓放熱終點；

步驟4：評價定壓放熱區流體性能，包括通過物性計算軟件REFPROP來計算步驟2初步篩選出滿足穩定性要求的流體各自的擬臨界區熱力參數和四個評價標準；擬臨界區熱力參數包括：密度、定壓比熱、熱導率和動力粘度；四個評價標準為：密度越高的流體冷卻器尺寸占用越小、定壓比熱越高的流體熱輸運特性越好、熱導率越高的流體傳熱特性越好和動力粘度越小的流體流動特性越好；

步驟5：評價壓縮機內流體性能，包括通過絕熱效率的定義和物性計算軟件REFPROP計算在給定壓比下步驟2初步篩選出滿足穩定性要求的流體和內效率下各自的絕熱壓縮焓升、一個迭代修正過程和三個評價標準；給定壓比的范圍為1-5，內效率范圍為60％-90％；迭代修正過程為：若壓縮機出口溫度高于堆芯加熱起始溫度，則降低壓比重復計算壓縮功；三個評價標準為：定熵焓升越低的流體壓縮功耗越少、密度越高的流體壓縮機尺寸占用越小和動力粘度越小的流體流動特性越好；

步驟6：評價定壓吸熱區流體性能，包括通過物性計算軟件REFPROP計算步驟2初步篩選出滿足穩定性要求的流體在定壓吸熱區各自的熱力參數和四個評價標準；熱力參數包括：各流體定壓加熱線上的密度、定壓比熱、熱導率和粘度；四個評價標準為：密度越高的流體換熱器尺寸占用越小、定壓比熱越高的流體熱輸運特性越好、熱導率越高的流體傳熱特性越好和動力粘度越小的流體流動特性越好；

步驟7：給出各流體的適用性評價結果，包括綜合對比步驟4、步驟5和步驟6的計算結果，列出各流體適用性評價文字說明、計算結果表和循環工況適用性表；各流體適用性評價文字說明包括：適用于給定環境和反應堆運行參數的布雷頓循環系統工作流體的名稱，各流體在冷源換熱器、回熱器和反應堆換熱器內設備體積占用、流動特性和輸熱傳熱特性的對比結果，各流體在壓縮機內壓縮功、設備體積占用和流動特性的對比結果；計算結果表包括各流體在上述計算過程中的所有熱力參數；循環工況適用性表包括各流體在設備體積、功率、流量、流動復雜程度和熱效率提升潛力方面的特征。