棒束燃料

IAEA于2004年6月启动中小型反应堆的开发计划，成立“革新型核反应堆”协作项目，国际小型反应堆市场处于刚刚兴起阶段。为契合“核电走出去”国家战略以及大气污染防治新需求，形成具有自主知识产权的具备国际竞争力的小型反应堆产品，中国核工业集团公司于2012年4月发文《关于调整下达集团公司重点科技专项“模块式多用途小型压水堆技术”研究任务书的通知》(中核科发[2012]194 号)，布局模块式多用途小堆的研究。模块式多用途小堆采用了截短型的堆芯方案，需要对其燃料组件进行全新设计。燃料热工性能是核动力反应堆燃料的关键性能之一，燃料棒束结构内子通道之间的横向流动和湍流脉动等交混现象直接影响了燃料组件的热工性能。本项目针对棒束燃料组件内交混现象进行实验和理论研究，能够更深入地掌握交混机制和机理，并通过以热工机理实验为基础、计算流体力学为驱动、小堆燃料的热工性能为载体，开发了“实验-设计-优化”CFD平台工具，以提升小堆的热工性能，使燃料组件交混分析能力和流场测量能力达到国际先进水平。 本项目4项发明专利已受理，拥有2项计算机软件著作权，具有完全自主知识产权。本项目基于远心光学原理、折射率补偿技术和示踪粒子的跟踪特性，开发了高空间分辨的燃料组件流场可视化测量技术，燃料组件三维流场实验数据辨率达100微米量级，横向速度的测量不确定度小于0.5%,子通道间横向压差测量精度为1Pa量级，达到国际先进水平。本项目是中国核工业集团重点科技专项“模块式多用途小型压水堆技术”的重要组成部分，所研究的棒束燃料组件内流场和湍流脉动演化特性有力的支持了模块式小堆燃料组件设计方案定型和优化，提升了模块式小堆的热工与安全性能。目前国家能源局已对海南昌江5号机组作为小型堆科技示范工程进行复函批复。此外，本项目应用于先进三代压水堆华龙一号配套燃料组件CF系列燃料的研制和热工水力分析，CF系列已经配套华龙一号核电厂使用，还将用于二代压水堆的燃料更换，具有巨大的市场前景。本项目还将应用于超大型反应堆的燃料研发和热工水力设计，具有广阔的应用前景，具有显著的社会效益和经济效益。