1、西安脈沖反應(yīng)堆建成運(yùn)行后，堆芯在高功率運(yùn)行工況下出現(xiàn)氣泡現(xiàn)象，氣泡的產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)對(duì)自然對(duì)流傳熱產(chǎn)生重要影響。本文從分析堆芯自然對(duì)流機(jī)理出發(fā)，研究了堆芯存在過(guò)冷沸騰的可能性及其傳熱特性。通過(guò)機(jī)理分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)堆芯氣泡的產(chǎn)生機(jī)理、空泡份額的定量計(jì)算，及其對(duì)燃料元件傳熱安全的影響進(jìn)行了深入的研究。
　　本文首先針對(duì)脈沖堆堆芯過(guò)冷沸騰傳熱特性進(jìn)行了研究。建立了適用于脈沖堆粗棒燃料元件的導(dǎo)熱模型，從傳熱機(jī)理出發(fā)，研究了影響燃料元

2、件氣隙導(dǎo)熱的因素，建立了氣隙導(dǎo)熱計(jì)算方法，并對(duì)燃料元件導(dǎo)熱模型進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)包殼－冷卻劑間自然對(duì)流傳熱的分析，研究了單相和兩相流的傳熱特性，總結(jié)了一套適用于脈沖堆低壓、低熱流密度、小流量的傳熱關(guān)系式。利用IPR-R1反應(yīng)堆對(duì)該套關(guān)系式進(jìn)行了計(jì)算可靠性驗(yàn)證。在對(duì)燃料元件導(dǎo)熱與包殼表面的對(duì)流傳熱模型全面研究的基礎(chǔ)上，編制了脈沖堆燃料元件傳熱特性分析軟件。
　　由于自然循環(huán)流動(dòng)的復(fù)雜性，堆芯冷卻劑的自然循環(huán)流量及其分布較難確定，本文

3、采用較為保守的單通道模型，建立了冷卻劑在堆芯通道內(nèi)的水力方程，求得了堆芯冷卻劑流量與反應(yīng)堆功率的函數(shù)關(guān)系。利用數(shù)值模擬方法，計(jì)算了冷卻劑在堆芯內(nèi)的分布情況和流動(dòng)特性。該項(xiàng)工作有助于了解堆芯內(nèi)冷卻劑的微觀流動(dòng)情況。
　　對(duì)于脈沖堆高功率工況下堆芯氣泡現(xiàn)象，本文從過(guò)冷沸騰傳熱的角度出發(fā)，對(duì)堆芯空泡現(xiàn)象的產(chǎn)生進(jìn)行了機(jī)理分析，在廣泛調(diào)研低壓、低流量自然循環(huán)過(guò)冷沸騰空泡份額計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)物理分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，建立了一套完整的脈沖堆堆芯

4、自然循環(huán)過(guò)冷沸騰空泡份額計(jì)算模型，該套模型從脈沖堆的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，適合于同類型兩相流傳熱的空泡份額計(jì)算。通過(guò)與公開(kāi)發(fā)表實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)，驗(yàn)證了本文所建立的計(jì)算模型的正確性。
　　在總結(jié)本文研究成果的基礎(chǔ)上，利用反應(yīng)堆熱工安全分析中廣泛使用的子通道分析方法，建立了脈沖堆堆芯子通道穩(wěn)態(tài)/瞬態(tài)分析方法，編制了計(jì)算程序。利用本文編制的堆芯子通道分析程序，對(duì)西安脈沖堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的熱工安全參數(shù)進(jìn)行了分析，得到了堆芯重要的安全參數(shù)。利用程序的瞬態(tài)分

5、析功能，研究了脈沖堆脈沖工況的快瞬態(tài)傳熱特性，得到了堆芯安全參數(shù)的時(shí)間－空間分布。本工作是對(duì)原有脈沖堆單通道熱工安全分析的擴(kuò)充與提高，對(duì)脈沖堆的安全分析具有重要意義，對(duì)同類型反應(yīng)堆的堆芯安全研究具有參考價(jià)值。
　　為了了解堆芯冷卻劑通道內(nèi)部的微觀傳熱工況，了解通道內(nèi)壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、密度場(chǎng)及空泡份額的分布和變化情況，建立了脈沖堆堆芯通道內(nèi)的CFD熱工水力分析模型，借助ANSYS12計(jì)算軟件，對(duì)穩(wěn)態(tài)堆芯通道內(nèi)部的重要熱工安全參數(shù)進(jìn)行了