[發明專利]鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法及裝置

在審

• 申請號: 202210227208.1
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114740037A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 劉曉晶;劉達霖;鄧暢;張滕飛
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N25/04
• 分類號: G01N25/04;G01N25/20
• 代理公司: 北京薈英捷創知識產權代理事務所(普通合伙) 11726
• 代理人: 張陽

本發明提供了一種鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法及裝置，涉及核反應堆技術領域，包括：獲取鉛水反應中計算鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程以及影響鉛鉍合金凝固時間的主導因素；獲取鉛水反應工況下主導因素的取值；其中，主導因素包括鉛鉍合金與水的溫差、水流噴射初始速度和注水管徑；將主導因素的取值輸入特征熱焓方程，計算得到鉛水反應工況下鉛鉍合金的凝固時間；其中，當凝固時間大于零時確定鉛鉍合金會出現凝固，當凝固時間小于零時確定鉛鉍合金不會出現凝固。本發明能夠準確計算出任意工況下不同的主導因素取值下是否會出現鉛鉍合金凝固以及出現鉛鉍合金凝固時的凝固時間，對于鉛基快堆SGTR事故的預測和應對具有較大應用意義。

技術領域

本發明涉及核反應堆技術領域，尤其是涉及一種鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法及裝置。

背景技術

水與鉛鉍合金直接接觸后會發生相變傳熱，水從鉛鉍合金側快速吸收熱量發生相變，容易導致接觸界面因熱力不平衡導致鉛鉍合金出現脈沖波動，當鉛鉍合金的溫度下降到其凝固點時，鉛鉍合金將發生凝固。鉛鉍合金凝固是導致蒸汽發生器傳熱管破裂(SGTR)事故的重要影響因素，當蒸汽發生器傳熱管發生破裂后，鉛鉍合金將發生凝固，導致反應堆內出現局部堵流，進而導致嚴重的堆芯損壞事故，而確定鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間對于堆芯事故處理研究具有重要意義。因此，如何確定鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間成為亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法及裝置，能夠準確計算出任意工況下不同的主導因素取值下是否會出現鉛鉍合金凝固以及出現鉛鉍合金凝固時的凝固時間，對于鉛基快堆SGTR事故的預測和應對具有較大應用意義。

為了實現上述目的，本發明實施例采用的技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供了一種鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法，包括：獲取鉛水反應中計算鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程以及影響所述鉛鉍合金凝固時間的主導因素；獲取鉛水反應工況下所述主導因素的取值；其中，所述主導因素包括鉛鉍合金與水的溫差、水流噴射初始速度和注水管徑；將所述主導因素的取值輸入所述特征熱焓方程，計算得到所述鉛水反應工況下所述鉛鉍合金的凝固時間；其中，當所述凝固時間大于零時確定所述鉛鉍合金會出現凝固，當所述凝固時間小于零時確定所述鉛鉍合金不會出現凝固。

進一步，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間確定方法還包括：基于預設的傳熱分析算法確定鉛水反應中計算所述鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程。

進一步，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述基于預設的傳熱分析算法確定鉛水反應中計算所述鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程的步驟，包括：基于熱焓法對零維的非穩態凝固過程中能量和溫度僅隨時間變化情況下的凝固換熱過程進行計算，得到零維系統內的凝固時間熱焓方程；基于所述零維系統內的凝固時間熱焓方程確定宏觀尺度下鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程。

進一步，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述基于所述零維系統內的凝固時間熱焓方程確定宏觀尺度下鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程的步驟，包括：基于所述零維系統內的凝固時間熱焓方程確定實際鉛水反應中微元的固化時間特性熱焓方程；基于控制變量法對所述微元的固化時間特性熱焓方程進行宏觀驗證，得到宏觀尺度下鉛水反應中鉛鉍合金凝固時間的特性熱焓方程以及影響鉛鉍合金凝固時間的外部因素中的主導因素。

進一步，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，所述基于控制變量法對所述微元的固化時間特性熱焓方程進行宏觀驗證的步驟，包括：基于控制變量法將所述微元的固化時間特性熱焓方程中的所述外部參數轉變為方程參數，基于預設仿真軟件對所述外部參數進行插值分布以及批量仿真，以得到各外部因素對應的凝結核出現時間；基于各所述外部因素對應的凝結核出現時間的相對變化值，從所述外部因素中篩選出所述主導因素。