严重事故下混合气体与壁面对流传热模型研究

反应堆严重事故下堆芯熔化发生锆水反应产生大量氢气,若一回路边界破裂,以氢气、水蒸气为主的混合气体进入安全壳内,将与安全壳内壁等结构壁面发生对流换热。本文对Melcor,Gasflow以及Contain三种严重事故模拟软件的对流换热计算模型与通用对流传热模型进行分析对比:Melcor,Contain的单相对流换热模型是通用对流换热模型的简化,其中Melcor的流态划分比Contain更细致,而Gasflow则采用雷诺比拟模型;对于相变对流换热,Melcor采用基于液膜跟踪模型的相变对流换热模型,临界雷诺数不同于通用模型且湍流换热关联式复杂,Contain在通用模型的基础上添加了蒸发修正与不可凝气体修正,Gasflow采用的是雷诺比拟方法。此外,本文还以Conan冷凝对流换热实验为例进行对比分析,模拟发现:Gasflow模拟结果与实验数据的吻合度相对较高;Melcor与Contain模拟结果较为相似,但与实验结果之间存在差异。

密度锁内分区模型研究

通过实验研究流速对密度锁内温度场和分层的影响,并建立了分区模型。研究结果表明:密度锁可分为混合区、分层区和恒温区,其中分层区又可分为强分层与弱分层,分层界面则位于混合区与分层区之间。此外,本文还将密度锁内温度场分为5类,其中第2类温度场最好,是密度锁正常工作时的最佳选择。

非能动安全壳局部分层及分区计算研究

搭建小型非能动钢制安全壳台架,以蒸汽为工质,通过实验研究破口事故下非能动安全壳内的环流与热分层现象。结果表明:不同的喷射流量下,安全壳内均存在分层现象;分层属于局部分层而非大空间整体分层。对当前国内外常用的安全壳计算程序进行对比分析,并结合实验研究结果,提出一种根据壳内传热和流动的特点进行分类分区,然后再各自建立模型进行计算的新方法。

AP1000安全壳流动循环与热分层一维模型分析

非能动安全壳冷却系统是先进大型压水堆AP1000核电厂的重要安全系统之一,该系统利用安全壳内及安全壳外空气流道中的自然循环过程将安全壳内的热量带至环境中,大空间内的循环与热分层现象对安全壳内的传热及流动特性具有重要影响。本文基于热分层理论,针对钢制安全壳内、外的自然循环过程,建立一维计算模型,在提高计算效率的基础上,得到安全壳内的温度分布,并与三维模型的计算结果进行了对比,验证了模型的合理性;同时得到了安全壳内压力及组分的分布。

碳化硅复合包壳稳态应力与失效概率分析

碳化硅(SiC)复合包壳是未来轻水堆耐事故燃料包壳候选方案之一。以三层和双层结构SiC包壳为研究对象,研究了稳态工况下SiC包壳的应力分布及失效概率估算问题。基于线弹性力学理论和材料辐照肿胀特性,考虑包壳内外压力差、径向温度梯度与辐照肿胀三种因素,并引入SiC复合材料假塑性行为,经合理简化后给出了适用于多层结构的包壳应力分布通用模型,通过比较模型解析解与数值模拟结果,验证了多层包壳应力计算模型的有效性。同时讨论了SiC复合包壳的层厚比对材料应力分布的影响。采用Weibull分布模型对寿期末高燃耗工况下的SiC包壳失效概率进行了估算,结果表明,双层SiC包壳的失效概率最低可达10^(-12),明显低于三层SiC包壳的失效概率,有助于SiC结构优化。同时,也验证了停堆工况时的环向和轴向应力激增。

案例教学在《核反应堆热工分析》课程中的应用

通过在核反应堆热工分析课堂教学中引入实际工程案例,使案例教学与传统理论教学有机结合,充分调动学生的积极性,培养学生独立分析解决问题的能力,以取得良好的教学效果。

重要厂用水系统地震情况下可靠性分析

重要厂用水系统是核电厂重要的安全系统之一,其失效概率通常由系统可靠性分析获得。而地震情况下设备的失效概率是地震动峰值加速度的函数,且地震的发生又具有随机性,目前概率安全评价中传统的故障树分析方法对此种情况缺乏足够的处理能力。本文采用蒙特卡罗模拟方法解决条件概率的问题,针对地震情况系统可靠性分析,提出了评价模型,并对核电厂重要厂用水系统进行了分析计算,得到地震情况下重要厂用水系统的年失效概率为1.46×10-4。计算结果与设备抗震性能数据符合,验证了分析模型的合理性。

集体备课,合作是关键

新课程倡导自主、合作、探究的学习方式，当然也鼓励教师进行合作，而集体备课正是教师合作的一种很好的方式。因为，传统的教师个体备课模式是以各自为战和孤立无助为特征，

浅谈如何“用教材教”

新课程改革的重点所在就是改变原先以本为本、以纲为纲、死教教材的机械、呆板状况,要求教师创造性地使用教材,充分树立"用教材教"的理念。而在当前多数教师的课堂仍然停留在浅层面上,过分地迷信教材和简单地抛弃教材显然是不对的,那么如何实施"用教材教"的理念呢?笔者认为无外乎从以下四个方面着手,一要把握好教材,吃透教材精神,二要突出重点遵循一定的原则,三要大胆处理好教材,结合本地实际进行合理取舍,最后还要挖掘教材中的智力因素。

竖直向下浸没式蒸汽直接接触冷凝流型研究

直接接触冷凝直接影响核反应堆安全壳抑压系统的性能。本文针对竖直向下浸没式直接接触冷凝流型开展实验研究,采用高速摄影仪记录不同湿阱过冷度条件下的蒸汽冷凝过程,依据流型特征划分了喘振、管外颈缩、向上球型脱落、向上T型脱落4种冷凝流型。研究了各流型对湿阱热分层的影响。实验结果表明,喘振流型和管外颈缩流型会增强湿阱内流体搅混,不易发生热分层,而向上球型脱落流型和向上T型脱落流型易引起热分层。理查森数(Ri)可作为流型转变的无量纲数,Ri<1时为管外颈缩流型,Ri>1时为向上脱落流型。

基于正交试验的抑压水池抑压特性研究

抑压水池可降低反应堆冷却剂失水事故(LOCA)初期安全壳的峰值压力。抑压能力的影响因素主要为抑压管淹没深度、蒸汽流速、不凝性气体含量的影响。各影响因素参数组合方式多变,造成敏感性分析需要进行庞大的试验次数和数据处理,正交试验不仅可以降低试验次数,而且可以直观地分析影响因素的主次顺序,所以本文采用正交试验法对影响因素进行敏感性分析,以抑压水池的峰值压力为指标,通过正交试验极差分析获得影响因素从大到小依次为:淹没深度、蒸汽流速、不凝性气体含量。

箭鱼形翅片微通道流动换热特性研究

超临界二氧化碳布雷顿循环是第4代核能采用的新一代热能循环系统。紧凑式微通道换热器作为超临界二氧化碳布雷顿循环的高低温回热器,其流动换热特性直接影响整体热电转化的效率。降低回热器的流动阻力,同时维持较高的换热效率是微通道换热器优化设计的重要研究内容。箭鱼形翅片微通道设计借鉴仿生学原理,理论上可显著降低流动阻力。本文以超临界二氧化碳为流动工质,建立箭鱼形翅片换热器的模型并进行三维数值模拟,分析不同排列下的箭鱼形翅片设计对换热器流动换热特性的影响。同时对箭鱼形翅片设计与传统商用折线形微通道换热器流动换热特性进行对比分析。研究分析表明,在相同雷诺数下,箭鱼形翅片微通道的努塞尔数为折线形流道的2倍,而压降仅为其1/2,所以箭鱼形翅片微通道换热器的流动换热特性明显优于折线形换热器。通过优化分析,发现箭鱼形翅片设计最优的排列间距为沿流动方向的翅片间距La=8 mm,垂直于流动方向的翅片间距Lb=6 mm。

LOCA下小型抑压式安全壳内流动与传热现象初步研究

将沸水堆抑压技术应用到小型堆的安全设计中是当前小堆研究的热点之一。当壳内管道发生破口事故时,高温高压的蒸汽迅速喷入安全壳,导致压力、温度迅速升高,而抑压系统则可以使安全壳迅速降压。实际事故工况下的气体为蒸汽和不凝性气体混合物。按照从简到繁的研究方法,本文以没有相变的热空气作为工质进行数值模拟,研究气体在抑压系统中的流动传热特性。通过在Fluent中建模并得到不同工况下抑压系统内气体体积分数、温度和压力云图。计算结果表明,在抑压开始阶段,容器压力分布呈现层状结构;干湿井连通管出口存在明显压力振荡,改变破口气体流速和温度,振荡程度加剧。

地下核电站可行性分析及基于MCDA技术的优选

将核电站建于地下,不仅可充分利用土地资源,节约成本,还能更好地利用其非能动安全性,同时避免了在发生严重核事故时放射性物质向大气中的扩散,提高核电站的安全性。本文介绍了4种不同地下核电站设计方案,从不同角度分析了各方案的可行性,并对可行方案使用多判据决策分析技术,从核电站的安全性、经济效益、对环境的影响、施工的难易程度等方面进行综合评定后选出最优方案,从而综合、全面地考评了地下核电站这一新的核电设计构想。

密度锁内流体稳态传热模型的建立

根据温度场的特点,将密度锁分为混合区、导热区和恒温区,并分别进行建模。用该模型对密度锁进行稳态传热计算,并与实验结果进行对比。结果表明:本工作建立的稳态传热模型能较好地计算出密度锁内的温度场。研究建立了密度锁的热损失量计算式,并对热损失量最小值的情况进行了讨论。

密度锁内稳态分层特性的实验研究

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的冷热流体分层特性进行实验研究,同时,根据界面力的平衡条件,对密度锁内分层的稳定性进行了分析。稳态工况下,密度锁内冷热流体间存在一界面层,且界面层内具有较大的温度梯度;界面层的稳定性受温度交界面处的扰动速度及界面层内温度梯度的影响,稳定的界面层对阻止冷热流体搅混具有积极作用。另外,对实验管内有无隔板情况进行分层特性对比实验,表明密度锁内的蜂窝通道不但有利于界面层的稳定,且有利于界面形成位置的控制。

密度锁内水力平衡建立方法的实验研究

以应用密度锁的非能动余热排出系统为背景,针对系统中密度锁内水力平衡的建立方法进行研究.结合实验研究和理论分析,发现密度锁内水力平衡具有动封闭和自稳定的特性,并提出一种密度锁内水力平衡的建立方法.结果表明,当密度锁内达到水力平衡时,它的"封闭"作用相当于安装在回路上的截止阀.此时,关闭和开启截止阀对密度锁的水力平衡特性没有影响,并且密度锁内水力平衡在一定范围内具有自稳定的特性,当反应堆的运行参数与水力平衡条件存在小幅度的偏差时,利用该特性可以使密度锁内自动达到水力平衡.运用所提出的方法可以在反应堆运行达到稳态后,自动建立密度锁内的水力平衡,以保证非能动余热排出回路与主回路之间通过密度锁隔离.

密度锁启动过程中传热特性的实验研究

分别在无扰动以及扰动大小不同的实验情况下,对密度锁启动过程中的传热特性进行了实验研究。研究结果表明,密度锁能抑制热量下传。根据传热情况,密度锁内过渡区可分为强分层、弱分层和无分层3种情况。强分层和弱分层情况下,密度锁都能有效地阻止热量下传,且强分层向下传热量更小。而在无分层情况下热量连续不断地从密度锁传出,导致密度锁失效。

小通道振荡导致密度锁失效研究

对密度锁内小通道振荡现象进行实验研究,发现密度锁失效是由于某一小通道内的分层界面在振荡过程中超出栅格,从而在小通道间形成循环所致。通过理论分析,提出3种解决方法:改变通道管径、减小通道间压差和扰动均匀化,以此为依据设计密度锁结构并进行实验进行验证。结果表明:改变通道管径只有在振荡界面通过管径变化处时才起作用;减小通道间压差的方法则需增加密度锁长度;扰动均匀化是最佳方法,可有效地减弱振荡幅度。