TBM氚提取系统事故性氚释放的模拟研究

发布时间：2021-05-13 13:36

　　氚提取系统（TES）是实验包层模块（TBM）涉氚系统的三大子系统之一,其主要作用是将包层产生的氚分离、纯化提取并储存。TES氚泄漏释放事故的发生将造成对工作人员和公众的辐射危害,必须设计相应的除氚系统以控制氚在安全剂量值内。为了分析事故性释放的氚行为和除氚行为,开展了TES事故性氚释放的模拟研究工作。TES采用三重包容设计,氚组件或设备安置于次级包容手套箱内,手套箱阻碍氚向操作室的扩散,但手套箱仍具有一定的泄漏率,因此,氚释放事故发生时,氚在手套箱和操作室两区域扩散。然而,目前相关的气体扩散研究中仅涉及一个区域的扩散,而且在采用FLUENT数值模拟时尚未发现在手套箱分界面设置泄漏率等相关参数,使氚组件泄漏后氚既能在手套箱扩散又能在操作室内扩散,从而使泄漏扩散模拟更加符合实际。针对以上问题,本论文作了以下研究工作:（1）采用FMECA方法对TBM氚提取系统进行了安全分析,把TES事故分为四个等级,分别为Ⅰ级为安全的;Ⅱ级为临界的;Ⅲ级为危险的;Ⅳ级为严重的。结果得到回流换热器的外泄漏为Ⅱ级（临界的）事故等级;低温分子筛的床子破裂为Ⅲ级（危险的）事故等级;Pd/Ag扩散器的内外壁破裂和氢同... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 ITER计划
        1.1.2 ITER实验包层（TBM）计划
        1.1.3 TBM氚系统
        1.1.4 TBM氚系统的安全研究
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状及进展
        1.3.1 工业气体事故性释放模拟研究现状
        1.3.2 氚事故性释放模拟研究现状
    1.4 论文的研究内容
第2章 TBM氚提取系统事故分析
    2.1 TES工艺及除氚系统
        2.1.1 TES工艺
        2.1.2 TES除氚系统
    2.2 TES氚事故分析
    2.3 确定TES事故等级
    2.4 本章小结
第3章 TES临界泄漏扩散数值模拟
    3.1 CFD方法简介
        3.1.1 CFD的模拟方法及过程
            3.1.1.1 CFD的模拟方法
            3.1.1.2 CFD的模拟过程
        3.1.2 FLUENT简介
    3.2 TES临界泄漏扩散计算模型
        3.2.1 临界泄漏扩散的事故描述与假设
        3.2.2 泄漏扩散的基本方程
    3.3 基于FLUENT的泄漏与扩散模拟
        3.3.1 建立几何模型
        3.3.2 划分几何模型网格
        3.3.3 物理模型及材料参数
        3.3.4 边界条件
            3.3.4.1 氚泄漏口边界条件
            3.3.4.2 手套箱和操作室边界条件
        3.3.5 初始条件
    3.4 模拟结果及分析
        3.4.1 手套箱内的氚扩散规律
        3.4.2 操作室内的氚扩散规律
    3.5 本章小结
第4章 TES最大可信事故泄漏扩散数值模拟
    4.1 TES最大可信事故模型
        4.1.1 最大可信事故假设
        4.1.2 几何模型和物理模型及材料
    4.2 边界条件和初始条件
        4.2.1 氚泄漏口边界条件
        4.2.2 通风口边界条件
    4.3 通风对氚泄漏扩散的影响
        4.3.1 室内20次/h换气的氚扩散规律
        4.3.2 室内15次/h换气的氚扩散规律
        4.3.3 室内8次/h换气的氚扩散规律
        4.3.4 室内5次/h换气的氚扩散规律
    4.4 模拟实验结果对比分析
        4.4.1 氚浓度及响应时间
        4.4.2 操作室不同面上的氚浓度
    4.5 事故除氚分析
    4.6 本章小结
第5章 结论、创新点和展望
    5.1 论文研究结论
    5.2 论文的创新点
    5.3 研究展望
参考文献
作者攻读学位期间的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Fluent数值模拟的液氨储罐泄漏扩散危险性研究[J]. 张伟,雷云,王海东,王军.  环境工程. 2015(S1)
[2]通排风情况对密闭空间中氚浓度的影响研究[J]. 余文力,王亮,高云亮,王涛,陈荣桦.  电子设计工程. 2012(22)
[3]密闭空间中氚泄漏的浓度分布规律研究[J]. 余文力,王亮.  科技视界. 2012(28)
[4]基于PHA的TBM氚系统安全分析[J]. 付万发,罗德礼,唐涛.  核动力工程. 2012(02)
[5]锂陶瓷氚增殖剂的中子辐照性能与产氚行为[J]. 肖成建,陈晓军,康春梅,汪小琳.  化学进展. 2011(09)
[6]中国TBM氚处理系统设计阶段的安全分析[J]. 付万发,罗德礼,唐涛,陈长安.  核聚变与等离子体物理. 2011(03)
[7]厂房内H2连续泄漏扩散的模拟分析[J]. 王爽,王志荣,蒋军成.  中国安全生产科学技术. 2011(07)
[8]井喷H2S扩散环境风险数值模拟与风洞实验验证[J]. 张林霞,王勇,杨琴,唐伟,银小兵.  石油与天然气化工. 2011(01)
[9]氚在真空贮存容器材料中的吸附和渗透行为[J]. 程贵钧,彭述明,龙兴贵,杨本福,黄刚,孙洪伟,刘文科,王维笃,罗顺忠.  同位素. 2010(03)
[10]高压管道天然气泄漏扩散过程的数值模拟[J]. 董刚,唐维维,杜春,杨君涛,于彦飞.  中国安全生产科学技术. 2009(06)

博士论文
[1]TBM氚系统的氚安全分析研究[D]. 付万发.中国工程物理研究院 2012

硕士论文
[1]基于FLUENT的氯气泄漏扩散的数值模拟与应急预防的研究[D]. 崔启笔.河南理工大学 2009



本文编号：3184112