核電廠在運行過程中一回路冷卻劑管道可能會產生破口或破裂,造成冷卻劑的泄漏。冷卻劑泄漏監(jiān)測對于保障核反應堆安全運行十分重要,同時也是先漏后破(LBB)分析的關鍵依據。在多種泄漏監(jiān)測方法中,在安全殼內監(jiān)測特定放射性氣溶膠活度濃度的方法由于可定量確定一回路冷卻劑泄漏率的大小而受到了關注。在該方法的應用中,掌握放射性氣溶膠的輸運和損失機理是實現(xiàn)準確監(jiān)測、定量評估冷卻劑泄漏率的關鍵。本文通過理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究相結合的方法對放射性氣溶膠粒子的輸運和損失機理進行了研究。驗證了氣溶膠粒子輸運及損失模型和數(shù)值研究方法的正確性,分析了氣溶膠粒子輸運、沉積和聚并規(guī)律,掌握了氣溶膠粒子輸運、沉積和聚并的耦合作用關系。通過對安全殼內特征放射性氣溶膠輸運損失過程的模擬研究,獲得了所研究情況下監(jiān)測值與泄漏率的對應關系。本文研究的主要內容及結論如下:(1)建立了空氣和氣溶膠粒子的運動模型,采用直接數(shù)值模擬耦合拉格朗日粒子追蹤的方法研究了氣溶膠粒子在流場中輸運及損失,將計算結果與理論及經驗公式對比,證明了數(shù)學模型及數(shù)值模擬的準確性。(2)采用上述方法研究了氣溶膠粒子在空氣中的輸運和沉積,并通過實驗測量了微米級...

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 安全殼內放射性氣溶膠研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氣溶膠沉積損失研究現(xiàn)狀
        1.2.3 氣溶膠聚并損失研究現(xiàn)狀
        1.2.4 國內外研究現(xiàn)狀小結
    1.3 研究的目標與內容
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內容
第二章 放射性氣溶膠動力學建模與數(shù)值模擬
    2.1 概述
    2.2 空氣湍流直接數(shù)值模擬
        2.2.1 空氣流場計算域及網格劃分
        2.2.2 空氣控制方程
        2.2.3 數(shù)值方法
        2.2.4 邊界設置
        2.2.5 模擬計算的程序
    2.3 氣溶膠粒子建模
        2.3.1 氣溶膠粒子受力分析
        2.3.2 粒子受力模型
        2.3.3 粒子運動方程
        2.3.4 數(shù)值計算的程序實現(xiàn)
    2.4 氣溶膠直接數(shù)值模擬結果驗證
        2.4.1 空氣流場的計算結果及驗證
        2.4.2 氣溶膠粒子沉積速度的計算結果及驗證
    2.5 本章小結
第三章 放射性氣溶膠沉積損失研究
    3.1 概述
    3.2 氣溶膠沉積實驗
        3.2.1 沉積實驗原理
        3.2.2 沉積實驗系統(tǒng)及設備介紹
        3.2.3 沉積實驗數(shù)據處理
    3.3 氣溶膠沉積特性分析
        3.3.1 靜止流場重力沉積速度計算及實驗驗證
        3.3.2 靜止流場熱泳沉積速度計算及實驗驗證
        3.3.3 湍流流場沉積速度計算及驗證
        3.3.4 氣溶膠側壁面沉積特性計算及分析
    3.4 本章小結
第四章 放射性氣溶膠聚并損失研究
    4.1 概述
    4.2 氣溶膠聚并建模及數(shù)值方法
        4.2.1 樣本粒子的生成
        4.2.2 環(huán)境粒子的生成
        4.2.3 氣溶膠粒子碰撞聚并的判據
        4.2.4 氣溶膠粒子聚并模擬計算
    4.3 氣溶膠聚并實驗
        4.3.1 聚并實驗原理
        4.3.2 聚并實驗系統(tǒng)介紹
        4.3.3 聚并實驗數(shù)據處理
    4.4 氣溶膠聚并特性分析
        4.4.1 單分散氣溶膠粒子聚并特性
        4.4.2 多分散氣溶膠粒子聚并特性
        4.4.3 考慮濃度和粒徑變化的單分散與多分散氣溶膠聚并特性
        4.4.4 氣溶膠熱泳與聚并共同作用下的沉積特性分析
    4.5 本章小結
第五章 安全殼內核素輸運損失與泄漏率反演研究
    5.1 概述
    5.2 監(jiān)測核素的選擇
    5.3 安全殼內特征核素輸運及損失計算
        5.3.1 計算域幾何模型及網格劃分
        5.3.2 計算方法及邊界條件設置
        5.3.3 監(jiān)測值與泄漏率關系
    5.4 計算結果分析
        5.4.1 流場及濃度分布計算結果
        5.4.2 衰變的影響
        5.4.3 監(jiān)測位置的影響
        5.4.4 損失的影響
    5.5 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 全文總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
附錄
致謝
攻讀博士學位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3761556