【摘要】：非能動安注系統(tǒng)具有的固有安全特性使得反應堆放射性物質(zhì)外泄的風險大幅降低,為了充分了解破口尺寸較小、蒸汽排出阻力較大的事故工況下向堆芯重力注水再淹沒過程中的熱工水力特性,本文開展了以下三個方面的研究工作:(1)搭建了重力注水再淹沒實驗裝置,運用機理性程序RELAP5建立數(shù)值計算模型,初步模擬了實驗裝置的重力注水再淹沒現(xiàn)象;依據(jù)正交試驗設計原理設定數(shù)值試驗工況,模擬預分析中發(fā)現(xiàn)重力注水再淹沒的過程中由于蒸汽堵塞效應出現(xiàn)了持續(xù)的流動振蕩,冷卻水周期性地注入、逐出、再注入;通過多因素影響分析找到了影響流動振蕩關鍵物理量的主要因素,為實驗研究的工況設定、實驗參數(shù)取值提供了參考。(2)綜合利用數(shù)值模擬預分析結(jié)果和實驗裝置參數(shù)范圍,基于“基準工況+單因素對比”的實驗方法確定了實驗工況,并開展了針對重力注水再淹沒過程的實驗研究。實驗中發(fā)現(xiàn)“有顯著蒸汽堵塞效應并伴有注入水逐出的再淹沒流動振蕩現(xiàn)象”具有較強的規(guī)律性,其再淹沒流動振蕩過程可以分為三個典型階段:第一壓力峰積蓄階段,劇烈振蕩階段和后續(xù)平穩(wěn)小幅振蕩階段;期間注入水流量、實驗本體頂部汽腔壓力、加熱棒包殼壁面溫度等流動傳熱參數(shù)呈現(xiàn)較強的周期性變動的規(guī)律。其次,對重力注水再淹沒流動不穩(wěn)定現(xiàn)象的典型特征進行了分析歸納。(3)通過實驗中各個影響因素作用機制的分析來探索重力注水再淹沒流動振蕩現(xiàn)象的發(fā)生機理,發(fā)現(xiàn)較小入口形阻導致的初始大流量具有的強大流動慣性是實驗本體頂部汽腔能夠積聚起足以引起注入水逐出的壓力的直接原因,也是流動振蕩重要的誘發(fā)因素;較大的出口形阻是實驗本體頂部出現(xiàn)顯著蒸汽堵塞效應的決定性因素,實驗本體頂部汽腔積聚起能夠大于重力驅(qū)動壓頭的第一壓力峰值是發(fā)生再淹沒流動振蕩現(xiàn)象的先決條件;提高系統(tǒng)壓力和重力驅(qū)動壓頭對抑制重力注水再淹沒流動振蕩現(xiàn)象的效果非常明顯;注入水過冷度的減小抑制了重力注水再淹沒流動振蕩現(xiàn)象,但同時也延長了再淹沒過程持續(xù)的總時間;衰變熱功率在一定參數(shù)范圍內(nèi)影響不顯著。接著從系統(tǒng)流動損失和蒸汽收支平衡的角度、驟冷極限區(qū)域分類的角度兩方面進行機理分析,得出再淹沒流動振蕩是由重力注水初始大流量誘發(fā),由注入水流動慣性和蒸汽壓縮的動力效應主導,驟冷過程交替出現(xiàn)于對流支配區(qū)和導熱支配區(qū),導致高溫棒束熱量導出速率和蒸汽產(chǎn)生速率周期性地快慢交替的流動不穩(wěn)定性�；谶@些分析,給出了一個半理論的臨界準則,以及三條逐次遞進的應對策略。通過本文的研究,加深了對重力注水再淹沒流動不穩(wěn)定現(xiàn)象的認識和了解,為非能動安注系統(tǒng)的安全設計和改進提供參考和依據(jù)。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL364.4

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本文編號：2680478