冷凝冲刷条件下壁面气溶胶去除特性实验研究

核反应堆发生放射性泄漏的严重事故后,弥散在安全壳气相空间的放射性气溶胶等物质会在墙壁、设备表面或地面等位置沉积。蒸汽冷凝液的冲刷去除是沉积放射性气溶胶颗粒离开壁面并再次迁移的主要途径之一,掌握沉积气溶胶颗粒的去除迁移规律,对于核事故后的放射性分析评价有重要意义。本文针对冷凝环境下壁面沉积的不可溶气溶胶去除特性展开实验研究,通过测量冲刷去除的气溶胶质量变化,探究壁面倾斜角度、冷凝速率和沉积密度等变量对气溶胶颗粒去除特性的影响,总结了不同工况环境下的沉积气溶胶的质量去除规律及去除份额。本研究可为放射性气溶胶迁移模型验证及优化提供支持。

轻水堆核电厂事故工况下安全壳内气溶胶去除因子计算方法比较研究

本文主要介绍目前核事故应急中源项估计广泛应用的分别针对喷淋和自然去除过程中气溶胶去除因子的3种计算方法,并比较各方法24h内的去除因子DF。通过比较研究发现,喷淋过程各种方法计算结果有较大差异,而自然过程中除RASCAL使用的方法外,其他两种计算结果总体趋势大致相同。借此研究,推荐了核事故应急中源项估计可采用的气溶胶去除计算方法,对相关研究工作具有较好的参考意义。

喷淋去除气溶胶的模型及实验研究

针对当前的安全壳喷淋系统去除气溶胶的计算模型对于未喷淋区的处理及液滴运动计算过于简化的问题,本文开展了喷淋去除气溶胶的模型及实验研究。通过将液滴运动模型与夹带气流模型进行耦合以获取喷淋液滴的分布及夹带气流速度,然后将二者与单液滴去除气溶胶效率模型结合建立了喷淋去除气溶胶计算模型,实现对喷淋区及未喷淋区内气溶胶浓度的计算。模型的计算结果与实验数据进行了比较验证,结果表明:计算模型能够较为准确地描述喷淋条件下气溶胶的浓度变化,模型对气溶胶质量浓度的计算误差小于5%;夹带气流的搅混作用使喷淋区与未喷淋区内气溶胶的浓度趋于一致,喷嘴附近的气溶胶具有更高的去除率。

反应堆安全壳中高精度喷淋去除放射性气溶胶模型的开发及验证

针对ISAA程序原有气溶胶模型精度不足的问题,改进了安全壳喷淋去除模型。基于单液滴气溶胶收集机理,采用了新的惯性碰撞、拦截模型以准确计算大颗粒收集效率,采用更符合小颗粒去除机理的布朗扩散模型。加入热泳、扩散泳模型,以考虑安全壳中蒸汽冷凝过程对收集效率的贡献。选取了THAI、TOSQAN和CSE实验评估改进代码,并分别与COCOSYS、ASTEC和MELCOR程序计算结果对比。改进ISAA、COCOSYS计算THAI实验喷淋去除常数的最大误差分别为-28.6%、59.1%;改进ISAA、ASTEC计算TOSQAN实验喷淋去除常数的最大误差分别为-12.3%、50.9%;改进ISAA、MELCOR计算CSE实验喷淋去除常数的最大误差分别为-12.3%、90.3%。计算结果表明,改进模型能够更加精确模拟气溶胶悬浮质量的衰减趋势,在一定误差范围内能够准确模拟喷淋去除常数。研究有助于了解安全壳喷淋液滴对气溶胶颗粒清洗机理,获得模拟精度更高的代码分析手段,可以发现现阶段ISAA程序在气溶胶行为模拟上的不足,并探索代码未来的改进方向。

三维CFD仿真软件GASFLOW气溶胶分析模块研发与应用

反应堆严重事故下,放射性裂变产物以气溶胶的形式随水蒸气、氢气等一起大量释放至安全壳中。安全壳内气溶胶迁移与沉降受安全壳内热工水力深度影响。本文阐述了三维CFD仿真软件GASFLOW气溶胶分析模块研发方法,利用该方法实现了安全壳内气体相和气溶胶颗粒相的三维耦合仿真与并行计算,验证后的程序能准确评估气溶胶迁移、沉降及其在安全壳内的三维分布。大型先进压水堆典型事故序列下安全壳内气溶胶行为三维CFD分析表明:CFD计算时间可接受,具有较好工程实用性;气溶胶的沉积和积悬浮总量与系统程序结果吻合较好;气溶胶三维分布受气流场、浓度场、温度场影响;气溶胶吸湿增长是气溶胶自然去除的关键因素等。该软件模块可拓展至安全壳喷淋去除气溶胶、氢爆下气溶胶再悬浮等其他复杂热工水力工况下气溶胶行为研究。