不可凝气体对PRS换热能力影响分析

在停堆工况下,二次侧管道内可能存在空气。由于不可凝气体的存在,PRS的换热能力将会受到较大影响。文章针对不可凝气体对PRS换热能力的影响及应对措施进行了分析。初步分析表明,在15MW的加热功率下,存在不可凝气体将导致蒸汽发生器气体温度升高约30℃。为了提高PRS带热能力,在事故前期通过大气释放阀进行排气,可以有效降低管道内不可凝气体份额,在20MW的加热功率下,排气措施可以使SG温度由237℃降低到约204℃。为提高PRS事故应对能力,建议在停堆事故规程中增加排气相关操作。

不可凝气体对中压安注系统的影响分析研究

2008年,NRC发布公开信GL2008-01“Managing Gas Accumulation in Emergency Core Cooling,Decay Heat Removal,and Containment Spray Systems”,要求核电厂执照申请者必须提供电厂对不可凝气体的应对措施,并证明电厂的设计建造等满足公开信的要求。核电厂发生丧失冷却剂事故下,安全注入系统启动,将含硼水注入到反应堆冷却剂系统,防止堆芯裸露,限制燃料包壳温度的峰值。核电厂正常运行期间,安全注入系统处于满水备用状态。如果系统内产生、积聚不可凝气体,可能导致事故后安全注入系统无法立即投使,进而影响核电厂的安全运行。因此,必须对核电厂安全注入系统不可凝气体问题引起足够的重视。目前,关于该领域的研究工作主要涉及不可凝气体在流体系统中集聚可能影响泵性能甚至导致其无法执行安全功能,主要导致的故障包括:泵气缚、泵突然抱死和泵机械性能降级。对于泵后的系统管道含不可凝气体的水锤现象研究较少。因此研究安全注入系统不可凝气体的水锤分析问题,分析潜在不可凝气体对安全注入系统注入功能的影响对核电厂的安全运行具有重要意义。

垂直管内含不可凝气体蒸汽的冷凝换热数值模拟

在分析液膜和蒸汽-空气边界层,在质量、动量、能量和组分守恒方程的基础上建立数学模型,模拟空气对冷凝换热的影响,并考虑界面剪切力和吸入效应的作用。数值求解结果与Kuhn实验结果的比较表明,计算数据与实验数据吻合较好,验证了模型的正确性。

含不可凝气体蒸汽射流直接接触冷凝数值模拟研究

含不可凝气体蒸汽射流直接接触冷凝涉及复杂的相界面传热传质,本文利用Mixture两相流模型配合双热阻界面传热传质模型对其进行数值模拟研究,以精细化分析该过程的机理特性。通过数值模拟研究得到了含不可凝气体蒸汽射流直接接触冷凝气羽演化过程及特征,并分析了冷凝过程中压力、速度及温度场的分布情况。分析发现,空气聚集现象主要发生在气羽核心的边缘位置,混合气体出口压力越高,气羽边缘处所聚集的空气体积分数峰值越低;在气羽中心处会有一定的气体动力学效应,气羽在射流轴线上呈现出先压缩后膨胀的趋势;此外,基于速度场梯度,可将射流区划分为三个区域:喷嘴内部区、蒸汽核心区和空气-水湍流射流区。

垂直管内含不可凝气体蒸汽的冷凝换热MELCOR数值模拟

采用MELCOR程序建模,对垂直管内含有空气的冷凝传热过程进行模拟计算,并将数值模拟结果与Kuhn的实验进行比较。结果表明,MELCOR模拟结果基本与实验结果基本吻合,验证了MELCOR模型的合理性。但是,MELCOR模拟蒸汽传质和液膜累积过程偏大,使得总换热系数偏大。通过对MELCOR模型参数进行修正,调整后计算得到的液膜厚度和换热系数比调整前减小,且结果与实验吻合得很好。

不可凝气体对大扁管空冷凝汽器性能的影响分析

为了研究不可凝气体(non-condensable gases, NCG)对火电与光热发电机组上广泛使用的大扁管空冷凝汽器性能的影响,以工程机组凝汽器上普遍应用的通流面积220 mm×20 mm的大扁管为研究对象,针对汽轮机典型工况下的实际蒸汽流量,基于Lee相变方程、VOF方法以及组分扩散模型,对蒸汽与NCG混合气体管内两相流凝结换热进行数学建模与数值计算。结果表明:由于大扁管的狭窄通流几何结构与高蒸汽流量,NCG对管内蒸汽凝结的抑制效果要远低于预期;当入口空气质量分数按2%增加时,凝结管凝结换热系数仅下降2%左右,这与NCG导致低流量圆管凝结性能急剧下降的结论不同;空气正常泄漏不会导致空冷凝汽器性能下降而影响发电机组效率。

横置圆筒内壁蒸汽冷凝换热分析

为了对横置圆筒内壁进行蒸汽冷凝换热分析,从Nusselt经典冷凝换热模型导出横置圆筒内壁的冷凝换热模型,考虑到不可凝气体对计算结果的影响,用GDLM模型对其进行了修正。然后,通过冷凝壁面热流量的计算,对比分析了文中计算模型与GDLM模型和Uchida模型优缺点,并计算了不同圆筒半径下冷凝液膜厚度和换热量随流动距离的变化。结果表明:冷凝液膜厚度只在上下两端变化剧烈,总的冷凝换热量随圆筒半径的增大而增大,但单位面积换热量随圆筒半径的增大而减小。

可动凝胶型聚合物驱数值模拟研究

可动凝胶型聚合物驱油在实际生产措施过程中,不同的注入参数对开发效果的影响较大。本文在考虑可动凝胶聚合物强度、粘度变化的同时,考虑了可流动性等重要因素,形成了三维三相十组分可动凝胶型聚合物驱数值模拟器。针对胜利油田凝胶型聚合物驱先导试验区,进行了注入参数的敏感性数值模拟研究,生产历史拟合符合率高。并模拟分析了可动凝胶型聚合物注入体积、段塞组合、残余阻力系数及注入不可动凝胶对比等敏感性参数,预测了不同注入参数的影响效果,对进一步开展可动凝胶型聚合物驱油措施具有重要指导意义。

小型堆安全壳抑压系统瞬态特性研究

为进一步优化小型堆安全壳抑压系统设计,消除工程设计风险,需要对抑压系统瞬态特性开展研究。本文采用热工水力系统分析软件LOCUST建立了小型堆安全壳抑压系统瞬态计算模型,模拟计算了波动管破口事故及喷淋管破口事故两种工况下抑压系统的瞬态响应,得到系统不同部件的压力、温度等关键参数随时间变化的响应,并分析了不可凝气体对系统瞬态特性的影响。结果表明,抑压管入口流量波动越剧烈,抑压管内压力振荡越强;不可凝气体在一定程度上可以减小抑压管内的振荡,进入抑压系统的不可凝气体成分越多,抑压系统压力越高,温度越低。

开式自然循环回路流动不稳定性及其抑制措施研究

为了研究开式自然循环回路运行过程中的流动不稳定现象,并对可能的抑制措施进行验证,本文采用RELAP5程序建立了详细的实验回路分析模型,通过该模型计算结果与实验数据进行比较,验证了该模型在模拟开式自然循环回路流动及其不稳定现象的准确性。在该模型基础上,对自然循环回路运行过程中的流动不稳定现象进行了分析,对采用不可凝气体注入以抑制流动不稳定性现象的措施进行了验证。结果表明,通过在回路上升段注入一定速率的不可凝气体,能够较好地抑制回路运行过程中的流动不稳定现象,并且能够提高回路的循环流速,有利于提高回路排热能力。

高位排气系统运行瞬态压力载荷分析

为进一步提高核电厂的安全性,并满足法规对严重事故缓解措施的要求,消除事故过程中大量积聚在反应堆压力容器顶部的不可凝结气体对机组安全造成的重大威胁,我国自主研发的百万千瓦级压水式反应堆在压力容器顶部增设了排放阀门,在事故中通过此路径将大量积聚在反应堆顶部的不可凝结气体排出,这个系统即为高位排气系统。该文通过程序模拟,分析了高位排气系统在运行过程中可能经历的压力载荷。计算结果显示在所分析的工况中,高位排气系统可能经历的过程包括气体到气体、气体到液体的排放,但总体压力载荷冲击幅度不大,不会对系统造成额外风险。