[发明专利]建立钠冷快堆堆芯解体事故精细热工水力计算模型的方法

权利要求书

1.一种建立钠冷快堆堆芯解体事故精细热工水力计算模型的方法，其特征在于：以冷却剂冲击钠冷快堆容器顶盖致密封失效从而泄放的现象为背景，改进移动粒子半隐式方法、针对容器顶盖整体大尺度结构和密封构件局部精细结构进行三维固体域建模，建立一套适用于宽参数范围的两相泄放热工水力机理模型，以获得冲击及泄放过程关键热工水力参数影响规律，从而能够为评估钠冷快堆容器安全性能及反应堆结构优化设计奠定理论基础；

该方法包含以下步骤：

步骤1：基于二维单相移动粒子半隐式法MPS，建立池式钠冷快堆反应堆几何模型，该模型包括池式钠冷快堆堆芯内冷却剂流动区域、压力容器内壁面与外壁面、顶部屏蔽盖与堆芯内冷却剂；

步骤2：在步骤1的基础上修正MPS表面张力模型并根据表面张力确定气相界面瞬变特征，然后重置粒子布置，通过在欧拉坐标系内构建局部节点无网格对流格式，沿流动方向生成一维局部节点并通过插值法获取下一时层物理参数，同时限制高阶对流格式参数极值以稳定计算结果；

步骤3：对初始及过渡阶段堆芯熔化及汽化行为开展简化模拟，考虑堆芯熔融再分布及多普勒效应，确定堆芯气腔膨胀初始状态条件；然后对堆芯熔融气腔、堆芯熔融气腔周围和上方液态钠以及覆盖钠池的惰性气体腔室建立三维流体域模型，该模型包括钠冷快堆容器侧壁及顶盖壁面、中心测量柱、泵、热交换器；最后开展数值计算，以获得膨胀高压下冷却剂冲击中液态金属钠-氩气两相流体的三维温压场、速度场及相态分布特征，精细捕捉流场中相界面瞬态行为；

步骤4：根据冲击过程的两相流体三维温压场与速度场的瞬变特性，开展堆容器结构机械性能分析，分别针对堆容器顶盖整体大尺度结构和密封构件局部精细结构进行三维固体域建模，实现冲击过程中多物理场应力载荷下的流固耦合研究；

步骤5：考虑密封失效形成的冷却剂泄放间隙局部流体域，进行钠池尺度-窄隙通道的跨尺度两相流体热工水力特性的迭代更新，建立耦合面位移模型并实现物理参数相互传递与先进差值耦合计算；

步骤6：在考虑多重两相流态与复杂间隙形貌等因素情况下，建立连续表面张力模型、组分输运模型与热传导模型，通过体积函数模型、初级破碎模型与离散相模型的耦合求解，对窄隙泄放过程进行三维两相数值模拟；

步骤7：在窄隙泄放过程数值分析基础上，建立一套适用于宽参数范围的两相泄放热工水力机理模型，采用数值分析结果校验两相泄放热工水力机理模型并开展多重因素下的泄放率预测研究；将两相泄放热工水力机理模型计算结果传递给冲击三维流场计算域以实现同一时层下冲击-泄放流体域跨尺度耦合，最终获得窄隙热工水力机理模型和泄放率预测。