非能动氢气复合器CFD数值模拟研究

发布时间：2020-04-26 02:31

【摘要】：严重事故发生后燃料棒上的锆合金包壳与水蒸汽产生氧化反应,产生氢气的过程中热能被释放。随着堆芯的持续过热,水蒸汽或氢气不断产生,导致反应堆冷却剂系统压力上升,如果氢气发生燃烧甚至爆炸会对安全壳造成威胁。近年来国际上开展了一系列试验,为了对安全壳内氢气的行为有更多的认识。通过这些试验,在氢气的燃烧、分布等方面达成了一定的共识,并形成了一些缓解氢气风险的措施。催化复合器是目前应用较多的措施之一,目前在德国、法国、比利时、加拿大等核电厂有成功应用的先例。本文针对非能动氢气复合器结构及原理,基于成熟的CFD流体计算软件FLUENT,通过自主开发的非能动氢气复合器数值模拟模型,研究了严重事故下安全壳内的气体组分及分布随时间和空间的变化,特别是局部三维的氢气流动情况、物理参数,总结了非能动氢气复合器在核电厂内的布置原则,为工程实际运用提供了理论的依据:安装位置对消氢效率的影响、局部高温对周围墙体的影响等。
【图文】：

FLUENT软件的求解过程

动氢气复合器结构及原理氧气在常温下复合速率很慢，在催化剂的作用下可以有效提高复合速率氧反应最好的单金属催化剂且有着很好的稳定性，如果使用纯铂 Pt 作为贵；因此通常采用降低金属铂 Pt 载量的方式，来获得功能性和经济性的方法有以下四种：1）降低尺寸 2）合金化 3）核壳结构 4）改变形貌。非般采用第二种方法，即铂 Pt 和钯 Pd 的合金形式作为催化剂，安装在催化钢制成，，见图 2。催化板位于非能动氢气复合器的入口处，氢气流过催化下快递与氧气发生氢氧反应，这是一个放热的过程，内部气体及水蒸汽被的自然对流，随着气体被加热后体积膨胀不断上升，安全壳内更多氢气由图 2 可以看出，通过合理设计非能动氢气复合器合理结构，利用烟囱效应效率以及气体的流动能力。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623

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本文编号：2640982