AP1000严重事故下气溶胶运动沉积特性研究

发布时间：2020-09-02 12:09

　　压水堆核电站在严重事故下可能会产生大量的气溶胶并且释放到安全壳内部。释放出来的带有放射性的气溶胶不仅会对人体造成严重的辐照危害,还会对环境造成严重的污染。对AP1000严重事故下安全壳内气溶胶运动沉积特性进行研究,有助于明确事故的演变过程及影响因素,为非能动先进压水堆核电站严重事故下的气溶胶脱除提供参考。通过设定不同的工况边界条件,利用CFX软件对AP1000严重事故下气溶胶运动沉积,与气空间温度压力、相对湿度、气溶胶特性等之间的关系,进行了数值模拟,得出气溶胶的运动沉积特性:(1)不同工况下气溶胶的速度迹线整体分布是在整个安全壳的上下封头处,会出现四个比较对称的漩涡,且最大速度也出现在上下封头的漩涡处,但是温度压力越大,所形成的速度迹线的漩涡越大,速度极大值越大。(2)竖直面内气溶胶的浓度分布趋势总体比较一致,从低到高均呈现下封头位置浓度分布比较高。中间圆柱体位置气溶胶浓度变化不大,上封头气溶胶的浓度分布比较低。但是温度压力越大,竖直平面内总沉积量越大。(3)水平平面内的浓度分布均呈现两边边缘位置浓度分布大,靠近中心位置浓度比较小。但是随着温度压力的升高,气溶胶的浓度沉积量逐渐增大。(4)不同湿度工况下,流体在竖直平面上各处的速度分布均是上下速度较大,中间速度较小,近似呈现M型,但是湿度越大,相应位置其速度极大值越小。不同湿度工况下,随着湿度越大,气溶胶的浓度沉积越大。(5)不同种类的气溶胶来说,其他条件相同时,碘气溶胶浓度沉积最大,氧化铀气溶胶浓度沉积最小。(6)不同粒径气溶胶在竖直面上各处的速度分布均是上下速度较大,中间速度较小,近似呈现M型,但是粒径为9um的气溶胶的速度极大值最小,浓度沉积最小,粒径为2um的气溶胶的速度极大值最大,浓度沉积最大。通过对运动沉积特性结果分析研究,进一步发现AP1000严重事故下,气溶胶的随着工况及气溶胶物性、粒径变化的运动沉积机理如下。即:气空间的温度压力越大,会使得内部流体与冷壁面之间的自然循环换热及流动加剧,由于温差增大及压力增大导致的热泳及湍流沉积增大,而湿度越大,流体的粘度越大,会使得湿度越大,气溶胶的速度极大值越小,浓度沉积量越大。对于不同粒径气溶胶,粒径不同,会影响Kn数的变化,粒径越大,Kn数越小,最终导致的浓度沉积率越小。不同材料气溶胶,气溶胶的导热率越大,越有利于内部导热,漩涡弯曲度越小;气溶胶的密度越大,气溶胶在相同竖直平面和水平面内的浓度沉积越大。
【学位单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TL364.4;TM623.91
【部分图文】：

安全壳,内层,简化模型,颗粒运动方程

图 2-1AP1000 内层安全壳简化模型-1 可知，按照 AP1000 内层安全壳的实际尺寸模型，AP1参数为：总高度 65.634m，圆柱部分直径 39.624m，上下封.624m，高度 11.468m。型胶沉积模型溶胶颗粒运动方程的计算公式为：2plKnD pD 为微粒粒径； l 为湿空气气体分子自由程。l

安全壳,内层,简化模型,颗粒运动方程

敏感性分析,网格

1.4002 2092 0.0249 7面温度边界条件安全壳中间的圆柱分为 10 部分，其中上封头温度最高用，上封头表面会形成一层水膜，由于水膜处于吸热阶度设定为 100℃，由于下封头温度比较低，有文献[65]研布呈现一个热分层现象，从下到上温度依次升高，因此部分温度逐渐下降，下封头温度近似假设为常温 20℃。敏感性分析数值模拟的时候，误差主要由以下几个因素决定：物理模解过程中产生的截断误差及计算域的离散误差、迭代误离散误差主要和网格数量有关，通过加密网格能够使离使离散点增多，舍入误差增大。因此，必须选择合适的行网格敏感性分析如图 2-2 所示。

【参考文献】