严重事故下吸湿性气溶胶的自然去除研究

反应堆发生严重事故时,堆芯释放出的吸湿性气溶胶会在潮湿的安全壳内增大,从而影响其自然去除过程。本文理论推导了吸湿性气溶胶的增大模型并通过多种方法对其进行了验证。模型计算结果表明,气溶胶的增大过程由于受到溶解度的限制而存在临界湿度值,在该临界值以下时气溶胶不发生吸湿,但这未被其他严重事故分析程序所考虑。同时,基于某三代先进压水堆的特定严重事故工况,本文分析了干颗粒半径及湿度对气溶胶的平衡半径和自然去除系数的影响。结果表明:气溶胶的自然去除系数随干颗粒半径的增大将先减小后增加,并在1 μm时达到最小值;相同湿度下,干颗粒半径对气溶胶半径的最大增大比例的影响不大;湿度的增加对不同干颗粒半径气溶胶去除系数的影响不同。      

Modelica仿真技术在气冷式微型反应堆中的应用

相比传统大型核电厂,微型反应堆各系统功能间紧密耦合且相互制约,传统的分专业解耦设计模式难以应对,需开展全范围的系统仿真。采用Modelica语言建立了气冷式微型反应堆的系统仿真模型,以未能紧急停堆的预期瞬态（ATWS）事故为例开展事故分析计算,并与专业堆芯安全分析结果对比,结果表明反应堆功率变化趋势较为一致,且ATWS事故后仅依靠堆芯温度升高引入的负反应性可实现停堆。本文研究方法为气冷式微型反应堆的全系统建模仿真打下了坚实基础,也为其他类型反应堆的系统建模仿真提供了很好的借鉴作用。      

ACP100非能动安全壳空气冷却系统换热性能模拟研究

ACP100是中国核工业集团公司设计的模块化小型压水堆,非能动安全壳空气冷却系统（PAS）属于ACP100重要的专设安全设施之一,其在事故情况下的换热性能对ACP100的安全性能具有重要影响。本文采用ANSYS Fluent 19.0建立了PAS的CFD模型,研究了稳态事故工况条件下安全壳内壁面温度和空气相对湿度对PAS换热性能的影响。研究结果表明：在空气相对湿度为0%的条件下,安全壳内壁面温度从353.2 K升高至403.2 K,总换热功率增加1233.76 kW,安全壳内壁面温度对PAS换热性能有明显影响;在内壳内壁面温度为403.2 K的条件下,空气相对湿度从0%升高至100%,总换热功率增加46.51 kW,空气相对湿度对PAS的换热性能影响不显著。研究结果可以为PAS的设计和优化提供数据参考和支持,具有一定的工程实际意义。     

基于蒸汽轮机的非能动IVR策略研究

针对某些压力容器布置较高的核电厂,实施熔融物堆内滞留（IVR）过程中溢出堆腔的水和/或安全壳内冷凝水无法依靠重力自然回流到堆腔,从而无法实现长期非能动IVR的问题,提出利用IVR实施过程中产生的水蒸气,使其推动蒸汽轮机做功,然后带动水泵将安全壳底部的水重新注入堆腔,从而建立蒸汽和水的循环,进而实现长期非能动IVR的策略;并对该策略进行详细的热工水力计算分析,从理论上论证了该系统的可行性。      

开式自然循环系统不稳定性实验研究

核电站非能动安全系统依靠自然循环将热量导出,然而系统中的驱动压头、流动阻力、流量等相互影响,容易引发流动不稳定性,导致流动沸腾临界热流密度大幅降低,带来安全问题。因此,流动稳定性是自然循环热力系统的重要研究对象。本文以开式竖直加热圆管为实验本体,通过实验和物理建模的方法,研究了自然循环条件下管内间歇沸腾现象和流动不稳定特性。研究结果表明：随着热流密度的升高,系统将经历初始状态、低频脉动、高频脉动和稳定的自然循环四个阶段。基于实验数据,建立了不稳定边界的预测模型,预测值和实验值符合良好,误差在±10%内。     

反应堆压力容器钢SA533B的修正θ-projection蠕变模型研究

反应堆严重事故下,压力容器存在因冷却不充分而蠕变失效的风险。基于修正θ-projection蠕变模型提出了一种针对反应堆压力容器钢SA533B的蠕变模型,该模型能够完整描述3段蠕变过程,模拟结果与实验结果蠕变曲线符合较好,同时可通过插值方法预测任意载荷下的蠕变行为。该模型可进一步用于压力容器失效的相关算例分析。      

安全壳内氢气燃烧特性数值研究

本文基于计算流体力学(CFD)方法,采用涡耗散概念(EDC)模型耦合P1辐射模型,对德国开展的ThAI-HD12氢气燃烧实验进行了数值模拟验证,与实验符合良好.同时通过修正反应机理,获得了更符合实验的结果.通过改变点火位置、氢气浓度,计算得到安全壳内压力、温度等的变化,结果表明:在安全壳空间内,浮力对氢气燃烧火焰传播影...     

基于COMSOL的COPRA熔融池实验仿真研究

基于COMSOL Multiphysics软件的非等温流动模块建立了一种适用于熔融池的仿真计算模型.采用相变材料模型模拟实验中的非共晶摩尔比例20％NaNO3-80％KNO3熔融物,通过将实验台架顶端封闭腔的辐射换热转化为表面对外界环境辐射边界条件,对COPRA(COrium Pool Research Apparat...     

基于气动悬浮的高温氧化物熔体热物性测量

堆芯熔融物的热物性是研究反应堆严重事故进程及堆内堆外现象机理的重要基础参数。当堆芯熔化时，堆内温度达3 000 K,形成U-Zr-O-Fe多元混合物，而气动悬浮技术是优选的高温下测量堆芯熔融物基础热物性的技术。本文描述了一套基于气动悬浮和激光加热技术的密度、表面张力和黏度的测量装置，目前已实现高温氧化物密度的实验测量。装置采用收缩-扩张型锥形喷嘴悬浮球状样品，采用CO₂连续激光器加热并熔化样品，采用双色红外测温仪监测样品的温度并进行激光器功率反馈控制；采用高速相机记录样品轮廓的变化，并结合图像分析法计算样品的体积，最后得到被测材料在高温下的密度。实验测量得到2 750～3 200 K范围内氧化锆熔体的密度，其在熔点(2 988 K)处的密度为4.717 g/cm~3,温度系数为-7.202×10^-4 g/(cm~3·K)。