雾状钠火钠滴燃烧比率的模拟及应用

将雾状钠火中钠滴的燃烧分成预燃阶段和燃烧阶段,利用雾状钠火程序计算得到钠滴燃烧比率和时间的关系曲线,分别用幂函数、指数函数和线性函数对曲线进行拟合,拟合效果较好。拟合函数中包含钠滴下落时间和钠滴最大燃烧比率等参数,这些参数可通过钠滴下落燃烧试验或雾状钠火程序计算得到。通过推导得到了雾状钠火燃烧和单个钠滴燃烧的关系,钠滴燃烧比率的拟合函数被用来模拟雾状钠火燃烧的过程,包括用于计算已燃烧的钠质量、空气中未燃烧的钠质量、进入钠池的钠质量和雾状钠火的燃烧速率。当雾状钠火燃烧过程中钠泄漏流量恒定不变时,空气中未燃烧的钠质量和钠泄漏流量呈正比,雾状钠火的燃烧速率和钠泄漏流量呈正比。雾状钠火的燃烧速率和钠火造成的事故工艺间内的温度与压力变化直接相关。雾状钠火的燃烧速率被用来求解钠气溶胶的生成速率、钠燃烧火焰层和空气之间的传热、钠燃烧火焰层和墙壁之间的传热。总之,使用简单的函数模拟钠滴的燃烧比率曲线,将雾状钠火燃烧当成事故工艺间的热源和钠气溶胶源作为输入,便可模拟雾状钠火的整个燃烧过程,计算得到工艺间温度、压力和钠气溶胶浓度的变化。钠滴的燃烧比率曲线、雾状钠火的燃烧速率曲线还可与试验数据进行对比验证后作为雾状钠火模拟的输入,这种模拟方法可用于钠火事故安全分析中雾状钠火的模拟。     

CEFR一回路管廊通风系统改造后雾状钠火事故分析

中国实验快堆（CEFR）是液态金属钠冷却的快中子实验堆,一回路钠净化系统管廊即309/1房间作为放射性钠气溶胶包容小室之一,房间内布满高温涉钠管道,特别是布置了反应堆主容器内高温强放射性钠流向外部的唯一管道。假使管道破裂,SSW喷射出的高温钠会燃烧引起钠火,在一定条件下,可能会产生持续的雾状钠火,对于房间压力、房间内气体温度、内部结构温度等因素影响很大。基于给309/1房间降温的目的对该房间进行了通风系统改造,改造后的通风系统增大了在309/1房间的正常排风量和正常进风量,这应该会对309房间的钠火事故热力学后果有所影响。本文利用FEUMIX程序计算一回路管廊通风系统改造后发生的雾状钠火事故后果,并与原通风设计条件下的雾状钠火事故后果进行对比,结果表明,通风系统改造对一回路管廊的雾状钠火事故具有一定缓解效果。     

单个钠滴燃烧理论分析及实验设计

深入研究单个钠滴的燃烧对研究雾状钠火具有十分重要的意义。本文介绍了单个下落钠滴的燃烧、运动及热传递模型,设计了单个钠滴下落的试验装置,为我国开展钠滴燃烧行为的实验研究提供了基础,并简述了在试验装置上可开展的试验及目的。     

钠冷快增殖堆池式钠火事故分析计算

针对钠冷快堆严重事故下可能发生的池式钠火事故 ,描述了钠火现象 ,采用池式钠火程序SOFIREⅡ的“一腔室”模型 ,并在该模型基础上 ,更客观地模拟池式钠火过程 ,编制程序POOLFIRE。SOFIREⅡ认为池式钠火过程一开始就生成Na2 O和Na2 O2 的混合物 ,生成量也不确定。POOLFIRE认为早期生成Na2 O ,大约 30分钟后向Na2 O2 转变 ,最后计算得出池式钠火引起的安全壳内温度及压力响应 ,并与SOFIREⅡ结果进行了比较     

钠沸腾噪声探测研究

文章叙述了钠沸腾噪声探测研究进展,建立了离线和在线均可进行的高频和低频信号采集和处理系统,引进、开展、改进和编制了信号处理、故障诊断、事故报警和自回归模型分析等软件包。应用这些硬软件对水和钠沸腾噪声进行了探测和分析。结果表明,沸腾噪声信号的自功率谱密度(APSD)的幅值明显大于沸腾时的值,用自回归模型判别因子分析,可实现钠沸腾在线实时诊断和监护。     

钠滴燃烧仿真模型研究

对钠冷快堆喷雾钠火计算中使用的传统球状钠滴模型进行了改进,采用表面带有锥状突起的钠滴新模型,使模拟更接近于燃烧实际现象。根据钠滴燃烧过程中表面氧化、预燃和燃烧3个阶段的不同规律,分别建立了数学模型,通过引入单位时间内参与氧化反应与发生气化的钠的质量比γ,模拟计算了钠滴在不同初始温度(200～500 ℃)和不同氧气浓度(4%～20%)下的燃烧温度特性。仿真结果与实验数据吻合较好,并分析了γ的变化规律。     

钠水反应试验研究概况及进展

经多年研究选择,快堆大多采用钠作为载热剂,使蒸汽发生器内的水蒸发推动汽轮机发电。在蒸汽发生器内钠和水只有传热管一壁之隔。由于设计、加工工艺和运行条件、腐蚀等种种问题导至传热管的泄漏、破损是难以避免的。由此引起的高压水向销侧喷射,发生钠水反应。这种剧烈的放热反应,使附近温度、压力急骤升高,从而引起爆破。钠水     

中国实验快堆一回路冷阱工艺间钠火概率安全评价

本文运用事件树方法对中国实验快堆一回路冷阱工艺间发生钠火后的事故场景进行演绎分析,运用故障树方法对钠火相关系统进行可靠性建模。在此基础上计算得到各钠火事故序列的条件发生概率。结果表明:在获得的25个典型钠火事故序列中,19个序列的条件发生概率较低;在发生概率相对较高的6个序列中,4个序列的后果轻微,其余两个序列代表的钠火场景存在一定不确定性,需要在今后的钠火危险性评价中进一步具体研究。     

钠冷快堆钠火概率安全评价方法研究

钠火事故是钠冷快堆的典型和特有事故,且很可能是反应堆总风险的主要贡献因素之一。本文在介绍钠火事故特点的基础上,研究使用概率安全分析评价钠冷快堆钠火风险的方法。以中国实验快堆反应堆大厅钠火事故为实例,计算得到反应堆大厅钠火导致的堆芯损坏频率为1.19×10^-8/(堆•年)。在此基础上进一步讨论目前钠火概率安全评价中尚需研究的关键问题。     

钠雾火试验结果及与雾火程序计算的比较分析

钠雾火试验在一个体积为2.4 m~3的封闭容器内进行,用于分析雾状钠火的热动力学后果。250℃的液态钠在电磁泵的驱动下经过直径为2.4mm的喷头呈液滴喷出形成雾状钠火,喷头与容器底部的距离为1.35m,钠喷射流量约14.85g/s,喷射持续78s,试验测得容器内的气体在78s时达到最高压力41kPa,113s时达到最高温度190℃。将试验数据和利用基于雾状钠火计算程序(NACOM)编制的计算程序计算得到的数据进行了对比和分析。结果表明:当将钠喷射的流量修正为3.83g/s、容器壁的总传热系数修正为9.6 W/(m~2·K)时,钠喷射期间,计算压力大于试验压力,钠喷射结束后,计算的压力变化曲线和试验所得的压力变化曲线吻合较好;而计算所得的温度曲线和试验测得的温度曲线有较大差异,理论上容器内的温度在第78s时达到最大值303℃,分析认为是因为热电偶测量的温度存在滞后现象。     

钠冷快堆中喷雾钠火的计算分析

根据钠冷快堆中喷雾钠火的特点建立了理论模型，编制了SSPRAY程序。该程序模拟钠喷雾燃料过程中钠滴的运动、钠和氧气的燃烧反应、热量传递和质量传递等瞬态过程。用该程序计算了气体和墙壁温度、气体压力、氧气摩尔份额、喷雾流燃烧速率和热量热递速率等主要参数。利用AI实验数据和美国SPRAY－3A的计算结果对程序进行了验证，结果符合较好。     

喷射钠火的初步分析及实验方法研究

以交换器入口端和蒸发器出口端的管道为例,研究管道中液态钠泄漏所产生喷射钠火的成因和影响后果,研究实际泄漏情况下钠的泄漏流速和形成钠滴的大小,比较模拟水喷射下的水流速和水滴大小,理解液滴在不同流量下和不同大小喷嘴的喷射形式和相互关系,选择合适的钠喷射喷嘴开展钠喷射实验,获得喷射钠火的相关数据,帮助理解钠喷射燃烧现象。     

基于FDS程序的钠火事故情景模拟技术研究

钠火是钠冷快堆的典型事故,钠火事故情景计算机模拟仿真是对钠火事故风险评价的有力工具。本文以常规火灾三维计算流体力学软件FDS为平台,增加钠火燃烧模型,包括燃烧热模型、燃烧速率模型、喷射液钠粒径分布模型等,完成了钠火情景模型的开发,并通过与SPHINCS钠火试验和计算结果的温度分布与氧气含量对比,验证了模拟技术和模型开发方案的可行性。本文的研究成果能为后续钠火仿真模拟程序的开发提供研究基础和经验参考。     

Sodium Fire Accident Scenario Simulation Technology Study Based on FDS Code

Sodium fire is a typical accident of sodium-cooled fast reactor. Simulation of sodium fire accident scenario by software is a powerful tool for risk assessment of sodium fire accident. In this paper, the conventional fire three-dimensional computational fluid dynamics software FDS was used as a platform to add a sodium fire combustion model, including combustion heat model, combustion rate model, spray liquid sodium particle size distribution model, etc., and complete the development of sodium fire scenario modeling analysis program. And through the comparison with SPHINCS sodium fire test and calculation results, the feasibility of the method and development plan was verified. The research results of this paper can provide the research basis and experience reference for the development of the subsequent sodium fire simulation program.     

钠冷快堆中池式钠火的计算分析

文章论述了根据池式钠火的特点建立了理论模型 ,编制了SPOOL程序。该程序模拟钠燃烧过程中钠和氧气的化学反应 ,钠燃烧热在各种介质中不同方式的传递 ,钠气溶胶的产生、沉积 ,以及在各种通风条件下多种介质的质量和能量交换等瞬态过程 ,描述了钠燃烧过程中各种特征参数随时间的变化。其主要的计算参数包括房间内气体的压力和温度、房间建筑结构的温度、钠气溶胶质量浓度等等。用俄罗斯别洛雅尔斯克核电站实验和法国卡桑德拉 3号实验的数据 ,对SPOOL程序进行验证的结果表明 ,该程序的计算结果可信。该程序为国内钠冷快堆中池式钠火事故的安全分析提供了分析方法     

钠冷快堆钠雾火事故三维数值模拟

针对钠冷快堆可能发生的钠雾火事故,开发和研制了一套用于钠火事故分析,能求解发生钠雾火事故后,事故空间3维的气体温度分布和化学成份分布的程序。本文详细介绍了分析求解钠雾火的燃烧模型和热传输模型,以及计算空间流场采用的计算方法和步骤,并将计算结果与试验值进行了比较：结果表明,二者符合较好。     

钠冷快增殖堆钠雾火分析计算

在钠冷快增殖堆假想事故中 ,由于管道破裂 ,钠喷出到有氧的房间引起钠雾火 ,导致房间内温度及压力的上升。在NACOM单个液滴燃烧模型的基础上 ,考虑燃烧钠液滴的运动以及由于钠液滴与气体的热平衡关系 ,并忽略由于液滴间的相互作用影响 ,编制程序SPCOM。对钠雾火过程中涉及的液滴运动、液滴燃烧、喷雾燃烧以及质量热量传递问题进行了模拟。计算了钠雾火引起的房间的温度及压力瞬变 ,并与实验进行了比较 ,符合良好