放射性气溶胶在安全壳内输运过程中的损失机理研究
发布时间：2023-03-12 16:27
核电厂在运行过程中一回路冷却剂管道可能会产生破口或破裂,造成冷却剂的泄漏。冷却剂泄漏监测对于保障核反应堆安全运行十分重要,同时也是先漏后破(LBB)分析的关键依据。在多种泄漏监测方法中,在安全壳内监测特定放射性气溶胶活度浓度的方法由于可定量确定一回路冷却剂泄漏率的大小而受到了关注。在该方法的应用中,掌握放射性气溶胶的输运和损失机理是实现准确监测、定量评估冷却剂泄漏率的关键。本文通过理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法对放射性气溶胶粒子的输运和损失机理进行了研究。验证了气溶胶粒子输运及损失模型和数值研究方法的正确性,分析了气溶胶粒子输运、沉积和聚并规律,掌握了气溶胶粒子输运、沉积和聚并的耦合作用关系。通过对安全壳内特征放射性气溶胶输运损失过程的模拟研究,获得了所研究情况下监测值与泄漏率的对应关系。本文研究的主要内容及结论如下:(1)建立了空气和气溶胶粒子的运动模型,采用直接数值模拟耦合拉格朗日粒子追踪的方法研究了气溶胶粒子在流场中输运及损失,将计算结果与理论及经验公式对比,证明了数学模型及数值模拟的准确性。(2)采用上述方法研究了气溶胶粒子在空气中的输运和沉积,并通过实验测量了微米级...
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 安全壳内放射性气溶胶研究现状
1.2.2 气溶胶沉积损失研究现状
1.2.3 气溶胶聚并损失研究现状
1.2.4 国内外研究现状小结
1.3 研究的目标与内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 放射性气溶胶动力学建模与数值模拟
2.1 概述
2.2 空气湍流直接数值模拟
2.2.1 空气流场计算域及网格划分
2.2.2 空气控制方程
2.2.3 数值方法
2.2.4 边界设置
2.2.5 模拟计算的程序
2.3 气溶胶粒子建模
2.3.1 气溶胶粒子受力分析
2.3.2 粒子受力模型
2.3.3 粒子运动方程
2.3.4 数值计算的程序实现
2.4 气溶胶直接数值模拟结果验证
2.4.1 空气流场的计算结果及验证
2.4.2 气溶胶粒子沉积速度的计算结果及验证
2.5 本章小结
第三章 放射性气溶胶沉积损失研究
3.1 概述
3.2 气溶胶沉积实验
3.2.1 沉积实验原理
3.2.2 沉积实验系统及设备介绍
3.2.3 沉积实验数据处理
3.3 气溶胶沉积特性分析
3.3.1 静止流场重力沉积速度计算及实验验证
3.3.2 静止流场热泳沉积速度计算及实验验证
3.3.3 湍流流场沉积速度计算及验证
3.3.4 气溶胶侧壁面沉积特性计算及分析
3.4 本章小结
第四章 放射性气溶胶聚并损失研究
4.1 概述
4.2 气溶胶聚并建模及数值方法
4.2.1 样本粒子的生成
4.2.2 环境粒子的生成
4.2.3 气溶胶粒子碰撞聚并的判据
4.2.4 气溶胶粒子聚并模拟计算
4.3 气溶胶聚并实验
4.3.1 聚并实验原理
4.3.2 聚并实验系统介绍
4.3.3 聚并实验数据处理
4.4 气溶胶聚并特性分析
4.4.1 单分散气溶胶粒子聚并特性
4.4.2 多分散气溶胶粒子聚并特性
4.4.3 考虑浓度和粒径变化的单分散与多分散气溶胶聚并特性
4.4.4 气溶胶热泳与聚并共同作用下的沉积特性分析
4.5 本章小结
第五章 安全壳内核素输运损失与泄漏率反演研究
5.1 概述
5.2 监测核素的选择
5.3 安全壳内特征核素输运及损失计算
5.3.1 计算域几何模型及网格划分
5.3.2 计算方法及边界条件设置
5.3.3 监测值与泄漏率关系
5.4 计算结果分析
5.4.1 流场及浓度分布计算结果
5.4.2 衰变的影响
5.4.3 监测位置的影响
5.4.4 损失的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：3761556
【文章页数】：160 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 安全壳内放射性气溶胶研究现状
1.2.2 气溶胶沉积损失研究现状
1.2.3 气溶胶聚并损失研究现状
1.2.4 国内外研究现状小结
1.3 研究的目标与内容
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
第二章 放射性气溶胶动力学建模与数值模拟
2.1 概述
2.2 空气湍流直接数值模拟
2.2.1 空气流场计算域及网格划分
2.2.2 空气控制方程
2.2.3 数值方法
2.2.4 边界设置
2.2.5 模拟计算的程序
2.3 气溶胶粒子建模
2.3.1 气溶胶粒子受力分析
2.3.2 粒子受力模型
2.3.3 粒子运动方程
2.3.4 数值计算的程序实现
2.4 气溶胶直接数值模拟结果验证
2.4.1 空气流场的计算结果及验证
2.4.2 气溶胶粒子沉积速度的计算结果及验证
2.5 本章小结
第三章 放射性气溶胶沉积损失研究
3.1 概述
3.2 气溶胶沉积实验
3.2.1 沉积实验原理
3.2.2 沉积实验系统及设备介绍
3.2.3 沉积实验数据处理
3.3 气溶胶沉积特性分析
3.3.1 静止流场重力沉积速度计算及实验验证
3.3.2 静止流场热泳沉积速度计算及实验验证
3.3.3 湍流流场沉积速度计算及验证
3.3.4 气溶胶侧壁面沉积特性计算及分析
3.4 本章小结
第四章 放射性气溶胶聚并损失研究
4.1 概述
4.2 气溶胶聚并建模及数值方法
4.2.1 样本粒子的生成
4.2.2 环境粒子的生成
4.2.3 气溶胶粒子碰撞聚并的判据
4.2.4 气溶胶粒子聚并模拟计算
4.3 气溶胶聚并实验
4.3.1 聚并实验原理
4.3.2 聚并实验系统介绍
4.3.3 聚并实验数据处理
4.4 气溶胶聚并特性分析
4.4.1 单分散气溶胶粒子聚并特性
4.4.2 多分散气溶胶粒子聚并特性
4.4.3 考虑浓度和粒径变化的单分散与多分散气溶胶聚并特性
4.4.4 气溶胶热泳与聚并共同作用下的沉积特性分析
4.5 本章小结
第五章 安全壳内核素输运损失与泄漏率反演研究
5.1 概述
5.2 监测核素的选择
5.3 安全壳内特征核素输运及损失计算
5.3.1 计算域几何模型及网格划分
5.3.2 计算方法及边界条件设置
5.3.3 监测值与泄漏率关系
5.4 计算结果分析
5.4.1 流场及浓度分布计算结果
5.4.2 衰变的影响
5.4.3 监测位置的影响
5.4.4 损失的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文总结
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
本文编号：3761556
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