基于STORM实验的气溶胶再悬浮模型适用性分析

事故工况下,安全壳内已经沉降的气溶胶由于气流扰动等原因可能发生再悬浮现象,文章中基于STORM(Simplified Test Of Resuspension Mechanism)实验结果对气溶胶再悬浮力学平衡模型适用性进行评估。针对实验建立分析模型,研究了Wichner力学平衡模型中扰动力系数、沉积表面粗糙度和Michael力学平衡模型中沉积表面微凸体之间的距离的影响。通过对比分析模型预测结果与实验测量结果,评估模型的适用性。结果表明:Wichner力学平衡模型更适用于预测气溶胶粒径较小时,较大扰动气流速度区间内的再悬浮行为。     

出口集管LLOCA始发严重事故分析

采用一体化分析程序建立了包括热传输系统、慢化剂系统、端屏蔽系统、蒸汽发生器二次侧系统的重水堆核电厂的严重事故分析模型。并选取出口集管发生双端剪切断裂的大破口失水事故（LLOCA）,同时叠加低压安注失效,辅助给水强制关闭的严重事故序列进行热工水力分析。由于主热传输系统环路隔离阀的关闭,使得两个环路的热工水力响应过程不同。最终由于低压安注的失效,慢化剂系统逐渐被加热,最终导致堆芯熔化、排管容器蠕变失效。在LLOCA事故序列中叠加向排管容器中注水的缓解措施,可以终止事故进程,使堆芯保持安全、稳定的状态。     

基于RELAP5的高温棒束通道再淹没数值模拟研究

基于ABB Atom 3×3棒束再淹没实验,运用RELAP5建立其实验装置的定流量再淹没计算模型,通过与实验结果做比对验证模拟的有效性,研究在高、低两种注水流量下从底部再淹没高温棒束通道时的不同骤冷现象,分析期间的流动形态、传热特性,液位进程,先驱冷却效果差异等。模拟结果表明:低流量下主液位落后于骤冷前沿,高流量下骤冷前沿明显落后于主液位;通过对比发现在高流量下的高液位为高温壁面带来更强的先驱冷却,使壁面温度更快的降到再湿温度,而低流量下几乎匀速上升的液位变化进程对前沿下游的高温壁面冷却较慢,需要更长的时间才能降到再湿温度。这些分析将为研究此模型下的重力注水打下坚实的基础。     

熔融铅锡合金与冷却剂相互作用热细粒化研究

堆芯熔融物与冷却剂相互作用(Fuel Coolant Interaction,FCI)是核反应堆严重事故下可能发生的严重问题之一。为进一步了解FCI现象及解明热细粒化过程的关键影响因素,本文通过可视化实验方法,采用铅锡合金模拟材料开展实验研究。采用高速摄像系统对反应过程进行图像采集,通过计算熔融物所占像素点的面积得到熔融物的截面积;收集反应碎片,从实验产物形貌、相互作用过程状态及熔融物周围气体分布三个方面对影响热细粒化过程的熔融物初始温度、质量及冷却剂温度展开研究。结果对比分析表明:熔融物温度升高,热细粒化程度先增加后减小;初始水体量一定的情况下,熔融物质量增加,可能导致熔融物细粒化程度降低;冷却剂过冷度增加,热细粒化程度增加。     

利用可选择源项分析大破口失水事故的放射性后果

阐述了应用可选择源项分析设计基准事故放射性后果的基本方法,并以900MW核电厂为研究对象,利用一体化安全分析程序分析大破口失水事故的放射性后果,包括主控室、非居住区边界和低人口密度区外边界的剂量计算,并与美国核管会(NRC)管理导则1.183中的剂量准则相比较,结果均在可接受值之内。     

核电厂大破口失水事故始发严重事故的源项研究

本工作以900MW核电厂为研究对象,利用一体化安全分析程序研究大破口失水事故始发严重事故下惰性气体类、挥发类和非挥发类裂变产物释放、迁移特性及分布状况,在此基础上,计算释入环境的源项。结果表明,几乎所有的惰性气体类放射性核素均释入环境,挥发类放射性核素释入环境的份额为10-3数量级,非挥发类放射性核素释入环境的份额为10-6～10-8数量级。计算所得源项可应用于厂外后果评价。     

安全壳冷却对氢气风险管理的影响研究

严重事故管理(SAM)过程中,氢气控制相关的缓解措施可能与其他缓解措施相互影响,带来负面效果。本文研究了安全壳冷却应用于安全壳降压策略与氢气控制策略进行事故缓解时对氢气风险的影响。利用MATLAB开发了安全壳氢气可燃性判断辅助计算(CA)用于氢气可燃性判断。在此基础上,利用一体化分析程序建立了核电厂主系统与安全壳耦合分析模型,研究了安全壳惰化与恢复安全壳冷却对氢气风险的影响。分析表明,以50%流量开启安全壳冷却,能够维持安全壳压力且内部环境处于惰化状态,结合CA,能够通过控制安全壳压力实现缓解安全壳的氢气风险,可为技术支持中心制定相关缓解策略提供参考,提高严重事故管理导则的可执行性。     

液态金属与冷却剂相互作用机械能释放模型分析

基于熔融金属与冷却剂相互作用蒸汽爆炸粗混合理论分析,本文对高化学活性液态金属与冷却剂相互作用过程的化学反应及金属液滴细粒化过程进行了分析,建立了液态金属与冷却剂相互作用爆炸的机械能释放模型及爆炸压力峰值模型,研究表明溶解在金属液滴表面热边界层的氢气快速释放将导致熔融金属液滴表面细粒化,使高化学活性液态金属与冷却剂相互作用面积瞬间增大,快速释放的化学反应热使能量释放量级增加,模型计算结果与实验结果符合较好,能够分析不同液态金属初始温度和液态金属初始质量对能量释放及爆炸强度的影响。     

高熔点物质与冷却剂相互作用的机理研究

高温熔融物与低温冷却剂间的相互作用是核反应堆严重事故下的重要现象,关于这一现象,国际上多年来开展了大量实验和数值研究。然而,熔融物与冷却剂热相互作用(FCI)的作用机理至今未能解明,数值模拟的分析结果同实验数据间仍存在较大差距。本研究通过建立中型熔融物与冷却剂相互作用实验台架,研究FCI影响因素及熔融物与冷却剂间的热相互作用机理。本文开展了以304不锈钢及钼铁为熔融物材料,水为冷却剂材料的热相互作用实验研究。该实验研究了高熔点物质质量、材料性质及冷却剂过冷度对热相互作用的影响,通过实验产物的形貌及尺寸分布分析,提出高熔点物质的凝固效应是决定相互作用强弱的重要机制,同时分析了在不同工况下的相互作用机理,为熔融物热能-机械能转化研究奠定基础。     

基于边界层剥离机理的水力学细粒化模型研究

基于边界层剥离机理对燃料与冷却剂相互作用(FCI)中的水力学细粒化过程进行研究,通过理论建模与实验拟合的方法,得到预测水力学细粒化质量率与细粒化碎片平均直径的半经验关系式,关系式直观地反映出水动力学主导下的细粒化过程与相对韦伯数(We)的关系。通过与典型实验结果的比较,验证了关系式的合理性,为后期应用于实际程序进行了理论铺垫。