乏燃料水池自然对流传热的数值模拟与结构优化
发布时间：2021-11-07 03:13
核能以其相对清洁性,高能源密度性和经济性被评为最具希望的未来能源之一,其安全问题一直是能源领域的研究重点。发展至今,核能安全已经得到了一定的保障。然而,2011年福岛核电站发生了重大事故,已往被认为非常安全的乏燃料水池厂房受地震海啸影响失去能源供应后,乏燃料组件得不到有效冷却,发生爆炸与核泄漏。全世界的核能研究组织和相关研究人员受到警醒,核能利用的每一个环节都不容小觑。现有的核电利用比重逐年增加,核电站分布广泛,为防止发生类似的福岛核事故,开发一个长期稳定有效的乏燃料水池非能动冷却系统迫在眉睫。本文针对学术界广受认可的分离式热管乏燃料水池长期非能动冷却系统展开研究。首先,利用CFD软件建立了大空间内有内热源的自然对流数值模型模拟计算池内的自然对流与换热情况,并研究了不同热管布置方式对池内流动和热管换热的影响。在此研究基础上,本文提出了一种圆形结构的非能动冷却乏燃料水池,并与传统的方形乏燃料水池进行了综合对比分析。并结合实际情况,对圆形乏燃料水池内的挡板和热管的布置进行了优化。研究结果表明,模拟结果中的关键参数与前人相关实验研究和数值模拟结果符合,本文模拟正确,其计算结果可靠。叉排的热管...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２福岛核事故??
水池的冷却需求。??２０１２年法国阿海珐（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一种利用分离式热管来导出乏燃??料水池内热量的冷却系统，如图１．４所示。这种冷却方案将分离式热管的吸热端??贴墙布置于池内乏燃料上方，其放热端布置在乏燃料水池厂房外的空冷塔内，导??热工质吸热后流动到空冷却塔放热，然后回到乏燃料水池内的吸热端完成循环。??初期的设计在空冷塔处装有风机强化对流，加速热管内工质流动提高热量的导出??效率。但是，风机需要能量来运行，这与非能的设计理念不符。但是，利用分离??式热管冷却乏燃料水池却是一－个很好的发展方向［２８］。??热管冷凝端’?＾?＾?＊．?”ｙ??、Ｚ?Ｖ．＾１??热管导管?ｙ?Ｉ?＼??热管蒸发端?核燃料组件?乏燃料水池??图１．４阿海珐公司提出的分离式热管乏燃料水池冷却系统示意图??８??
．嘴Ｚ補綱件??图１．３西屋公司设计的乏燃料池非能动冷却系统示意图??２０１２年第２０届核工程国际会议上，ＥｌｉａＭｅｒｚａｒ等人［２９］表示在为乌克兰ＫＩＰＴ??加速器驱动亚临界装配系统进行设计和安全分析时，构思、设计和分析了一个完??全非能动冷却的小型乏燃料水池。它是利用额外的通道连接水池顶部和水池底部??通过在水池外部修建一条水通道沟通水池底部和水池顶部，使水池自身形成自然??循环的状态。这种设计方案最大热负荷仅为０．５ＫＷ，难以满足商用压水堆乏燃料??水池的冷却需求。??２０１２年法国阿海珐（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一种利用分离式热管来导出乏燃??料水池内热量的冷却系统，如图１．４所示。这种冷却方案将分离式热管的吸热端??贴墙布置于池内乏燃料上方，其放热端布置在乏燃料水池厂房外的空冷塔内，导??热工质吸热后流动到空冷却塔放热，然后回到乏燃料水池内的吸热端完成循环。??初期的设计在空冷塔处装有风机强化对流
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应堆燃料组件解体技术研究[J]. 刘晓松,李文钰. 核动力工程. 2017(05)
[2]中国核电项目建设发展现状及展望[J]. 水泵技术. 2017(01)
[3]核废料玻璃固化国际研究进展[J]. 徐凯. 中国材料进展. 2016(07)
[4]三种核电机组乏燃料水池冷却系统的比较与分析[J]. 孙广荣,刘有祺. 山东工业技术. 2016(09)
[5]以R134a为工质的乏燃料池非能动冷却热管实验研究[J]. 王明路,熊珍琴,顾汉洋,叶成,程旭. 原子能科学技术. 2014(12)
[6]有热管冷却的乏燃料池自然对流换热特性分析[J]. 郑文龙,王文,耑锐,匡以武. 原子能科学技术. 2014(12)
[7]乏燃料水池非能动冷却热管传热性能研究[J]. 王明路,熊珍琴,顾汉洋,叶成,程旭. 核动力工程. 2014(05)
[8]压水堆核电站乏燃料池喷淋系统设计[J]. 苏夏. 价值工程. 2013(17)
[9]AP1000乏燃料池非能动冷却系统事故后冷却能力分析[J]. 苏夏. 中国核电. 2013(02)
[10]日本福岛核事故对我国大陆环境影响[J]. 王蕾,郑国栋,赵顺平,寇姝静,徐茗荟,王晓芬. 辐射防护. 2012(06)
硕士论文
[1]核电厂乏燃料水池非能动喷淋冷却技术研究[D]. 钟昊良.华北电力大学 2015
[2]乏燃料组件单棒喷淋冷却条件下的热工水力分析[D]. 梁敏.华北电力大学 2014
[3]乏燃料水池长期非能动冷却热管性能实验研究[D]. 王明路.上海交通大学 2014
本文编号：3481044
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２福岛核事故??
水池的冷却需求。??２０１２年法国阿海珐（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一种利用分离式热管来导出乏燃??料水池内热量的冷却系统，如图１．４所示。这种冷却方案将分离式热管的吸热端??贴墙布置于池内乏燃料上方，其放热端布置在乏燃料水池厂房外的空冷塔内，导??热工质吸热后流动到空冷却塔放热，然后回到乏燃料水池内的吸热端完成循环。??初期的设计在空冷塔处装有风机强化对流，加速热管内工质流动提高热量的导出??效率。但是，风机需要能量来运行，这与非能的设计理念不符。但是，利用分离??式热管冷却乏燃料水池却是一－个很好的发展方向［２８］。??热管冷凝端’?＾?＾?＊．?”ｙ??、Ｚ?Ｖ．＾１??热管导管?ｙ?Ｉ?＼??热管蒸发端?核燃料组件?乏燃料水池??图１．４阿海珐公司提出的分离式热管乏燃料水池冷却系统示意图??８??
．嘴Ｚ補綱件??图１．３西屋公司设计的乏燃料池非能动冷却系统示意图??２０１２年第２０届核工程国际会议上，ＥｌｉａＭｅｒｚａｒ等人［２９］表示在为乌克兰ＫＩＰＴ??加速器驱动亚临界装配系统进行设计和安全分析时，构思、设计和分析了一个完??全非能动冷却的小型乏燃料水池。它是利用额外的通道连接水池顶部和水池底部??通过在水池外部修建一条水通道沟通水池底部和水池顶部，使水池自身形成自然??循环的状态。这种设计方案最大热负荷仅为０．５ＫＷ，难以满足商用压水堆乏燃料??水池的冷却需求。??２０１２年法国阿海珐（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一种利用分离式热管来导出乏燃??料水池内热量的冷却系统，如图１．４所示。这种冷却方案将分离式热管的吸热端??贴墙布置于池内乏燃料上方，其放热端布置在乏燃料水池厂房外的空冷塔内，导??热工质吸热后流动到空冷却塔放热，然后回到乏燃料水池内的吸热端完成循环。??初期的设计在空冷塔处装有风机强化对流
【参考文献】：
期刊论文
[1]反应堆燃料组件解体技术研究[J]. 刘晓松,李文钰. 核动力工程. 2017(05)
[2]中国核电项目建设发展现状及展望[J]. 水泵技术. 2017(01)
[3]核废料玻璃固化国际研究进展[J]. 徐凯. 中国材料进展. 2016(07)
[4]三种核电机组乏燃料水池冷却系统的比较与分析[J]. 孙广荣,刘有祺. 山东工业技术. 2016(09)
[5]以R134a为工质的乏燃料池非能动冷却热管实验研究[J]. 王明路,熊珍琴,顾汉洋,叶成,程旭. 原子能科学技术. 2014(12)
[6]有热管冷却的乏燃料池自然对流换热特性分析[J]. 郑文龙,王文,耑锐,匡以武. 原子能科学技术. 2014(12)
[7]乏燃料水池非能动冷却热管传热性能研究[J]. 王明路,熊珍琴,顾汉洋,叶成,程旭. 核动力工程. 2014(05)
[8]压水堆核电站乏燃料池喷淋系统设计[J]. 苏夏. 价值工程. 2013(17)
[9]AP1000乏燃料池非能动冷却系统事故后冷却能力分析[J]. 苏夏. 中国核电. 2013(02)
[10]日本福岛核事故对我国大陆环境影响[J]. 王蕾,郑国栋,赵顺平,寇姝静,徐茗荟,王晓芬. 辐射防护. 2012(06)
硕士论文
[1]核电厂乏燃料水池非能动喷淋冷却技术研究[D]. 钟昊良.华北电力大学 2015
[2]乏燃料组件单棒喷淋冷却条件下的热工水力分析[D]. 梁敏.华北电力大学 2014
[3]乏燃料水池长期非能动冷却热管性能实验研究[D]. 王明路.上海交通大学 2014
本文编号：3481044
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