郝思佳， 祁沛垚， 钟文义， 于晓勇， 乔守旭， 谭思超

(哈尔滨工程大学 核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江 哈尔滨 150001)

燃料组件作为反应堆的核心部分，其内部流动与传热特性较为复杂，是堆芯热工水力研究的重点之一[1]。采用棒束燃料元件的反应堆，燃料棒之间平行放置，将堆芯流动通道分割成互相具有动量能量交换的子通道。正常运行时，冷却剂通过堆芯不同子通道，带走燃料棒热量。当燃料棒由于辐照、机械应力等发生肿胀、变形或被堆芯碎片等外来物堆积时，便会发生流道堵塞事故。事故发生后，堵塞流道内的流动与传热特性会与正常工况有很大差异，使得流动受阻、传热恶化，甚至还可能会发生偏离泡核沸腾工况，威胁燃料棒的完整性。流动特性是研究传热特性的基础，因此有必要对堵塞条件下的棒束通道流动特性展开研究。

国内外学者针对堵塞条件下板状燃料元件流动特性已开展了相关研究。Lee等[2]采用热工水力分析程序RELAP5对堵塞条件下10 MW板状燃料堆流道进行了讨论，说明了堵塞对流动与传热的影响。Salama等[3]采用Fluent对10 MW MTR堆的单通道堵塞工况进行了计算，并讨论了网格划分、湍流模型、壁面模型对计算结果的影响。郭玉川[4]、李健全[5]等讨论堵塞组件内各流动子通道与燃料板间的流动传热特性。对于棒束通道堵塞条件的流动特性实验研究较少， Kim等[6]研究了堵塞条件下2×2棒束通道的热现象。综上，目前对于板状燃料堵塞的相关研究较多，而对于棒束通道堵塞的研究，尤其是流场特性的实验研究较为缺乏，因此本文对堵塞条件下3×3棒束通道流场特性开展相关研究。……