小冷凝速率下亚微米气溶胶自然沉积实验研究

为了研究小型反应堆在事故后亚微米气溶胶自然沉积行为,自主搭建了实验平台并开展了小冷凝速率下的相关实验。研究中发现蒸汽份额的提升对气溶胶基础的重力沉降过程存在促进作用,压力提升存在抑制作用;泳动去除机制的贡献占比随着蒸汽冷凝速率的提升而增加;冷凝速率较小时,热泳沉积机制在泳动去除机制中的占比可忽略不计;扩散泳S/W模型的适用性提高至385 K,当蒸汽密度和压力再增加时,实验所得亚微米气溶胶的扩散泳沉降速率高于S/W模型预测结果,根据蒸汽冷凝相关理论提出了修正系数。吸湿性气溶胶更容易在蒸汽冷凝条件下被扩散蒸汽夹带去除,3种扩散泳计算模型均无法准确预测吸湿性气溶胶的沉降过程。     

事故后聚并对亚微米气溶胶重力沉降的影响

为了探究聚并效应在重力沉降过程中的作用,本文建立适用于热态环境下亚微米气溶胶的综合沉降模型。依据颗粒聚并和重力沉降理论,采用离散分区法求解粒子群平衡方程,并对聚并效应在重力沉降过程中的作用进行探究。研究发现：随着时间的推移,聚并对亚微米气溶胶重力沉降的增幅比率逐渐降低;温度升高会加速亚微米气溶胶之间的聚并效应,压力增加会抑制亚微米气溶胶之间的聚并效应,但是加速和抑制的效果并不显著。亚微米气溶胶聚并过程中,布朗聚并占据主导地位。气溶胶密度越高,聚并效应对其沉降过程的加速作用就越小。通过上述研究可以发现,严重事故后,聚并机制对气溶胶重力沉降的加速作用在工程计算中应给予重视,不能忽略。     

气溶胶的喷淋去除特性实验研究

当核电厂发生严重事故时,大量的放射性裂变产物会聚集在安全壳中,对外界的环境产生威胁。而安全壳喷淋系统可以通过喷淋液滴对安全壳内的气溶胶进行清除。为了研究喷淋液滴对气溶胶去除的影响,使用源项气溶胶行为特性实验平台,选择标准实心锥喷雾喷嘴进行喷淋实验。研究了喷淋液滴对不同粒径气溶胶去除的影响以及不同工况下的液滴对各粒径气溶胶去除的影响。实验结果显示,喷淋液滴可以快速的去除容器内的气溶胶颗粒;对于同一喷嘴,随喷淋压力的升高产生的喷淋液滴索特中值粒径会变小。而液滴的索特中值粒径越小对气溶胶的去除速率越快。     

喷淋去除气溶胶的模型及实验研究

针对当前的安全壳喷淋系统去除气溶胶的计算模型对于未喷淋区的处理及液滴运动计算过于简化的问题，本文开展了喷淋去除气溶胶的模型及实验研究。通过将液滴运动模型与夹带气流模型进行耦合以获取喷淋液滴的分布及夹带气流速度，然后将二者与单液滴去除气溶胶效率模型结合建立了喷淋去除气溶胶计算模型，实现对喷淋区及未喷淋区内气溶胶浓度的计算。模型的计算结果与实验数据进行了比较验证，结果表明：计算模型能够较为准确地描述喷淋条件下气溶胶的浓度变化，模型对气溶胶质量浓度的计算误差小于5%;夹带气流的搅混作用使喷淋区与未喷淋区内气溶胶的浓度趋于一致，喷嘴附近的气溶胶具有更高的去除率。