21世紀初,國家原子能機構(gòu)將功率為300MWe以下的反應堆定義為小型堆,與大型堆相比小型反應堆建造周期短,初始投資也比較小,能夠進行模塊化建設。隨著各國大力發(fā)展小型輕水堆核電項目,考慮到嚴重事故下堆芯喪失冷卻劑的冷卻,鋯合金與高溫水蒸汽發(fā)生反應生成氫氣釋放到安全殼內(nèi),氫氣燃燒或爆炸產(chǎn)生的熱及壓力載荷會威脅到安全殼的完整性,導致放射性向環(huán)境與公眾泄漏,故小型堆安全殼氫氣控制技術(shù)的研究也就成為不可忽視的問題。本文首先調(diào)研了國內(nèi)外小型堆及其專設安全設施,然后通過分析國際上成熟的氫氣控制方案,對比氫氣點火器、氫氣復合器、混合、惰化、抽真空等方案的優(yōu)缺點,提出針對小型堆合理可行的氫氣控制方案——事故預惰化與氫氣復合器聯(lián)合使用來控制氫氣風險。隨后根據(jù)此方案設計了相應的氫氣控制系統(tǒng),系統(tǒng)由安全殼惰化系統(tǒng)和氫氣復合系統(tǒng)組成,本文對各個系統(tǒng)的布置、組成、功能做了詳細的設計,并對各系統(tǒng)之間的連接與系統(tǒng)運行流程做了詳細設計。在此基礎(chǔ)上進行了安全殼惰化系統(tǒng)的容量論證計算,得出系統(tǒng)需要氮氣質(zhì)量�？紤]事故工況下水的輻照分解會產(chǎn)生氫氣及氧氣破壞惰化氛圍,對氫氣復合系統(tǒng)進行了容量論證計算,得出其具有長期消除輻照分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的能力。最后,建立了小型堆核電廠嚴重事故分析程序模型,對安全殼內(nèi)發(fā)生失水事故進行了研究,并計算得出了氫氣源項,水蒸汽源項,等熱力學參數(shù)。利用GASFLOW程序?qū)錃饪刂葡到y(tǒng)的有效性進行了CFD分析。研究表明:計算過程中安全殼穹頂區(qū)域氫氣體積分數(shù)高于安全殼內(nèi)其他區(qū)域;由于小型堆體積較小,內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密,氫氣易積存在狹小通道內(nèi),使局部通道內(nèi)氫氣濃度升高;預惰化降低了安全殼內(nèi)氧氣濃度,有效的控制了上部空間和局部氫氣濃度較高區(qū)域發(fā)生火焰加速和燃爆轉(zhuǎn)變的可能;氫氣復合器對大量氫氣集中情況的緩解效果有限;非能動安全殼冷卻系統(tǒng)具有降低安全殼內(nèi)水蒸汽質(zhì)量和氣體溫度的作用。
【學位單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TL364

【參考文獻】

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本文編號：2823010