核电厂温排水余热综合利用模式研究

采用直流冷却的核电厂不断将温排水排入受纳水体,在造成资源浪费的同时也会污染周边水体,为此,提出一种综合利用核电厂温排水模式。分析了核电厂温排水余热利用途径,对比这些途径所需要的温度参数和热利用效率,并对其进行排序,得到了核电厂的工业、农业布局。分析结果表明:单一的工业或者农业方式对核电厂温排水余热加以利用都是不合理的;工业结合农业的方式利用温排水,能够提高余热利用的效率;在对余热进行利用时选择先工业后农业的利用顺序,能够实现温排水余热的高效利用。工业部分,建立中、低温用户之间的联系时可以考虑热泵技术和提高温排水温度。农业部分,应优先选择海水养殖,海水淡化等方面与海洋有关的应用。     

两种截面窄通道内PM1颗粒沉积数值模拟对比研究

基于FLUENT软件,对尺寸为20 mm×20 mm×1000 mm(通道1)和10 mm×30 mm×1000 mm(通道2)的竖直矩形窄通道内,不同温度场中动力学直径小于或等于1μm的颗粒物(PM1)在湍流工况下的沉积规律进行数值模拟研究。气相采用标准k-模型,PM1颗粒采用离散相模型(DPM)。结果表明,矩形通道内湍流扩散、热泳效应和二次流的共同作用使PM1颗粒在近壁面区域富集;湍流扩散使主流区的PM1颗粒在靠近壁面处富集;二次流是PM1在拐角附近产生富集的主要原因;而在温度场内近壁面区域,热泳力是PM1在冷壁上发生沉积的最主要因素;随主流温度的增高,PM1颗粒布朗运动增强,使PM1的无规则运动和扩散加强,不利于PM1形成稳定的富集区,减弱了PM1在冷壁面上的沉积。     

福岛核事故辐射泄漏影响因素的关联度对比分析

研究各个因素对核辐射泄漏的影响程度,对于控制核辐射泄漏、防止核辐射扩散有重要价值。运用多元线性回归分析方法和灰色理论中斜率关联度分析方法,对日本福岛核事故中辐射泄漏的影响因素进行分析。以福岛第一核电站厂区西门监测点辐射剂量值为对照序列,对厂区西门辐射剂量与受损的一号机组堆内水位和压力进行影响程度分析。选择一号机组内压力值、水位值为相关参数,计算得到各个参数与厂区西门辐射剂量的关联度或权重值。将两种方法的计算结果进行比较,结果一致。考虑到基于灰色理论的斜率关联度法可以在源数据缺少完整性与连续性时使用,因此在核辐射泄漏影响因素研究中,这是一种值得发展的新方法。     

不溶性粒状腐蚀产物在压水堆堆芯内沉积的数值模拟

在反应堆运行时,由于燃料棒、堆内构件等部件会受到高压过冷态的冷却剂的腐蚀冲刷的影响,会产生许多不溶性腐蚀产物。利用FLUENT软件模拟不溶性粒状腐蚀产物在堆芯燃料棒流域里沉积分布。对液相采用标准k-ε模型预测通道内流场与近壁面区域的湍流变化,对腐蚀产物颗粒物采用DPM模型(离散相模型)来跟踪颗粒的运动轨迹。研究发现:在堆芯流域腐蚀产物颗粒在对称面附近形成高浓度区域,在入口段腐蚀产物颗粒浓度比出口段高。在包壳入口段表面呈大面积附着沉积,这会改变堆芯中子通量分布和包壳材料的热导率,引起堆芯轴向功率偏移;而在包壳出口段表面呈点状沉积,这会导致包壳出现点蚀现象。点蚀区域会引起传热恶化,破坏包壳完整性。针对腐蚀产物颗粒沉积规律和堆内组件的腐蚀特点,提出定时定点、针对局部强化清理等缓解措施。     

微液滴在窄矩形通道内热泳沉积特性的研究

利用Fluent软件对微液滴随空气流在窄矩形通道内流动时的沉积情况进行了模拟,得到微液滴在窄矩形通道内的质量浓度分布和速度分布.结果表明:在存在温度梯度的情况下,微液滴会在窄矩形通道的管壁处发生沉积,且随着温度梯度的增大,微液滴在管壁处的沉积效应增强;通过增大温度梯度,可以进行微液滴的脱除.     

铅铋共晶合金流动传热特性及不溶性腐蚀产物沉积特性数值模拟

作为ADS次临界堆首选的冷却剂材料,铅铋共晶(LBE)合金中出现微小颗粒物会威胁反应堆安全,同时缩短反应堆的使用寿命。为此,利用FLUENT软件对矩形通道中不溶性腐蚀产物的沉积分布进行了模拟研究。对连续相采用标准k-ε模型预测湍流变化,对颗粒相采用离散相模型(DPM)跟踪颗粒运动轨迹。研究发现,沉积效率与流体和冷壁之间的温差呈正相关;近壁面是颗粒物的高浓度区、低温区,这种分布有利于颗粒物在壁面上的沉积;近壁面是高湍动能区,不利于颗粒物沉积。受到壁面边界层影响,出现二次流现象,即在径向上出现8个对称的径向循环区域。     

细颗粒在粗糙管壁管道内运动特性的研究

基于1 000mm×20mm×20mm的窄矩形通道,利用Fluent软件模拟细颗粒在管道内流动时的运动特性,并通过对比粗糙管道和光滑管道,得到了粗糙度对管道内温度场的影响以及细颗粒在窄矩形通道内的质量浓度分布和速度分布.结果表明:当存在温度梯度的情况下,细颗粒会在管壁处发生沉积,粗糙度会增大靠近管壁处的温度梯度,增强管壁附近的热泳效应和湍流效应,从而促进细颗粒在管壁附近的富集.     

压水堆中铬金属的产氢机理分析

为了从微观上寻找减少或控制氢气生成的措施,研究了压水堆核电站严重事故下金属铬和水反应生成氢气的微观机理,并计算了反应速率常数。铬水反应产氢的微观机理采用量子化学理论,应用量子化学软件包Gaussian03,在B3LYP/6-311++G(d,p)理论水平上进行研究。过渡态通过振动频率分析和最低能量路径计算确认,反应速率常数根据传统过渡态理论进行计算。计算结果表明,铬水反应是由两个基元反应Cr+H2O→CrOH+H和CrOH+H→CrO+H2组成的总包反应,其中基元反应CrOH+H→CrO+H2的正反应速率常数较小,该基元反应是铬水反应产氢的速控步。因此,在微观上减少或控制铬水反应产氢的措施应从基元反应CrOH+H→CrO+H2入手。     

核电机组非能动技术的应用及其发展

非能动技术日益成为先进核电设计及安全保障的重要标志。通过辨识非能动与广义非能动的概念,指出其特征及关联性,明确非能动与能动概念的辩证统一。将非能动技术划分为12种类型:自然循环类;重力作用类;惯性作用类;温差传递类;材料效应类;体积变化类;虹吸效应类;密度锁类;负反馈类;压力作用类;逆止阀类;氢气复合(点火)器类等。划分了非能动技术历史包括诞生阶段,辅助阶段和壮大阶段。明确非能动技术发展的螺旋式上升和波浪式前进的特点。明晰了广义非能动概念使用可能带来的误区;非能动技术是完全可靠地误区;非能动技术完全优于能动技术的误区。提出非能动技术未来发展方向是:可靠性问题是首要问题;积极明确其机理及实现问题;要从交叉、种类和增强非能动技术功能上下功夫;要注意研究非能动条件下的安全文化。指出:非能动技术的发展是能源工业发展的必要条件,要积极创新非能动技术,并正确应用非能动技术所带来的工业技术发展与革新,联合应用能动技术与非能动技术是系统安全可靠高效运行的基本保障。