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　　摘要：文章采用子通道分析程序进行辐照小组件的DNBR分析。首先根据辐照小组件的特殊结构建立了相应的子通道分析程序输入数据集。在此基础上，针对重点影响DNBR的热工水力参数进行了研究，同时针对不同的轴向和径向功率分布形状以及峰值因子进行了研究。分析结果可以为实验方案的确定提供支持。

　　关键词：辐照小组件；子通道；DNBR

　　1概述

　　国产新锆合金考验小组件将在中国先进研究堆（CARR）的辐照考验回路内模拟压水堆条件进行辐照考验。CARR堆高温高压回路的主回路系统设计压力为17.2MPa，设计温度为350℃，设计流量为30m3/h，其运行压力和温度及水化学条件可以根据试验的要求进行调整[1]。

　　辐照小组件是在AP1000燃料组件设计的基础上，选取4根导向管和12根燃料棒组成的特殊组件结构。可用于辐照试验，验证燃料元件包壳、燃料组件定位格架性能等。

　　针对辐照小组件，有研究人员采用子通道分析程序COBRA-IV开展了初步的热工水力分析[2]，仅针对稳态结果开展了计算；也有研究人员采用计算流体力学（CFD）开展了热工水力分析[3]，重点研究了搅混系数的影响。文章在辐照小组件初步设计的基础上，合理假设子通道分析相关的参数，建立对应的辐照小组件子通道模型，选取典型的WRB-2M和ABB-NV关系式，针对关键参数开展研究，获取辐照小组件的热工水力特性。

　　2辐照小组件子通道建模

　　辐照小组件子通道分析程序模型是根据程序用户手册，结合辐照小组件初步设计的参数完成的。辐照小组件子通道节点划分如图1所示，辐照小组件主要参数如表1所示。子通道分析程序的主要输入参数和模型特征如下：

　　（1）辐照小组件子通道分析程序输入数据集模拟轴向34个节点，径向4×4的棒束，共21个通道、32个间隙、12根燃料棒、4根导向管，详见图1。

　　（2）本报告保守假设小组件子通道间的热交混因子为0.0。不模拟动量交混，使热通道计算的结果更保守。

　　（3）为便于建模，在子通道分析程序中，最外围模拟至外侧棒中心外一半中心距处；而且不模拟四角无燃料棒的通道。假设流经四角的无加热区域、外围矩形环状区域及4根导向管的流量为旁通流量，设计值为40.0%。

　　（4）计算中轴向第一个格架位置以上使用WRB-2M经验关系式，轴向第一个格架位置以下使用ABB-NV关系式，关系式的DNBR限值为分别为1.14和1.13。

　　3辐照小组件主参数研究

　　在初步建立的辐照小组件模型基础上，根据表2的基准工况参数，计算出一个相对合理的辐照小组件最小DNBR结果。如表3所示，在基准工况下，ABB-NV计算的典型栅元最小DNBR为2.623，与关系式限值（1.13）相比还有56.9%的裕量。冷壁栅元最小DNBR为2.31，与关系式限值（1.13）相比还有51.1%的裕量；WRB-2M计算的典型栅元最小DNBR为2.269，与关系式限值（1.14）相比还有49.8%的裕量。冷壁栅元最小DNBR为2.384，与关系式限值（1.14）相比还有52.2%的裕量。两个关系式在典型栅元11号通道的最小DNBR都出现在9号棒上。两个关系式计算的冷壁栅元的最小DNBR出现位置不同。ABB-NV关系式计算结果显示冷壁栅元的最小DNBR出现在17号通道中的9号棒上；WRB-2M关系式计算结果显示冷壁栅元的最小DNBR出现在5号通道的4号棒上。

　　ABB-NV关系式计算的最小DNBR出现在冷壁栅元（17号通道，9号燃料棒）；WRB-2M关系式计算的最小DNBR出现在典型栅元（11号通道，9号燃料棒）。

　　在基准工况的基础上，针对系统压力、总功率、体积流量、平均温度这几个主要参数进行研究。在基准工况假设的设计参数基础上，分别增加和减少一定的份额，以确定该参数对辐照小组件最小DNBR的影响。

　　考虑到在基准工况下，ABB-NV关系式计算的最小DNBR出现在冷壁栅元上，WRB-2M关系式计算的最小DNBR出现在典型栅元上。计算结果表明，各主要参数的变化没有改变这一结果。因此只针对冷壁栅元的ABB-NV计算结果和典型栅元的WRB-2M计算结果进行比较，如表4所示。结果说明如下：

　　（1）压力变化对最小DNBR的影响并不明显，计算的最小DNBR都在2.2以上。