[发明专利]一种紧密排列多头绕丝细棒燃料元件交混系数的确定方法

说明书

技术领域

本发明属于紧密排列堆芯燃料组件等效螺距确定领域，具体涉及一种紧密排列多头绕丝细棒燃料元件交混系数的确定方法。

背景技术

紧密排列燃料组件是一种先进的反应堆堆芯组件，堆芯的燃料元件采用稠密布置，通过缩小燃料元件栅元的间距，缩小了堆芯体积，提高了堆芯的转换比，提高了燃耗深度，进而达到延长燃耗寿期的目的，实现长循环运行，实现铀资源的有效利用。

燃料组件子通道间的交混特性是堆芯热工水力性能的重要研究内容之一，优越的交混性能能够大大提高堆芯燃料组件的热工水力性能。燃料组件的交混特性研究对燃料组件的设计论证、提高组件的热工水力性能具有重要的意义。针对紧密排列堆芯燃料组件，由于燃料元件排列紧密，组件子通道内热工水力特性以及结构非常复杂性，其相应的交混特性研究难度也比较大，目前国内、外对于紧密排列燃料组件的影响因素研究并不充分。因此，针对紧密排列燃料组件的交混特性，中国核动力研究设计院也开展了相应的试验研究。

现有技术中一般使用COBRA-Ⅳ程序进行计算，但是该程序只能进行单根绕丝的特性，没有设置多根绕丝计算的内容，也无从输入多根绕丝的参数，因而无法完成计算。国内外资料调研表明，目前没有多根绕丝对一根绕丝的模拟相关专利，已有专利多是介绍绕丝的强化换热或定位等方面内容，例如专利GB863335(A)公布的“Improvements in or relating to fuel elements for gas-cooled nuclear reactors”，GB797608(A)公布的“I mprovements in or relating to heat transfer arrangements”，专利EP253204-A公布的“Spacer grid for supporting rods in nuclear reactor fuel element-comprises polygonal casing and gps.of spatially wound rod support wires”等，也有一些关于绕丝燃料元件的数值研究，例如Velusamy等人的研究“CFD investigation of helical wire-wrapped 7-pin fuel bundle and the challenges in modeling full scale 217 pin bundle”，R.Gajapathy等人的研究“A comparative CFD investigation of helical wire-wrapped 7，19 and 37 fuel pin bundles and its extendibility to 217 pin bundle”等，但都是针对具体绕丝元件的结构进行数值计算，没有涉及到多根绕丝对一根绕丝的模拟计算以及相应交混系数研究。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种紧密排列多头绕丝细棒燃料元件交混系数的确定方法。

本发明是这样实现的：一种紧密排列多头绕丝细棒燃料元件交混系数的确定方法，包括下述步骤：

步骤一：计算给定参数的温度场偏差

利用流体力学软件AYSYS CFX对给定参数的绕丝元件计算其温度场偏差，该软件的初始条件和输入参数由外部给定；

步骤二：计算单根绕丝的温度场偏差

利用AYSYS CFX软件计算单根绕丝元件的温度场偏差，本步骤计算中所使用的初始条件与步骤一完全相同；

步骤三：改变多根绕丝的螺距并计算温度场偏差

调整过程是假定原螺距为“1”，调整后的螺距为原来的“1/n”，n从2开始取值，每次调整n增加1，最大取值不超过100，每调整一次，就使用AYSYS CFX软件计算一次本次调整后4根绕丝方案下的温度场偏差，并计算新方案下的温度场偏差与步骤二1根绕丝方案的温度场偏差的误差，当本步骤得到的误差小于等于5%时，记录最后一次调整的螺距、温度场偏差，并执行下一步骤；当依次完成所有调整，均没有误差小于等于5%的情况时，取误差最小的调整方案作为本步骤的结果，并执行下一步骤，

步骤四：计算交混系数

利用步骤三得到的螺距计算交混系数，利用COBRA-Ⅳ计算计算交混系数，将步骤三得到螺距输入COBRA-Ⅳ程序，得到交混系数。

如上所述的一种紧密排列多头绕丝细棒燃料元件交混系数的确定方法，其中，在步骤四之后还执行下述步骤

步骤五：用COBRA-Ⅳ程序验证