CABSA程序的力平衡模型气溶胶再悬浮模块开发

核电厂严重事故情况下,裂变产物以气溶胶形式释放并沉积在结构表面。事故晚期,氢燃或氢爆等作用产生的气流会使沉积的气溶胶发生再悬浮而重返气空间。中国原子能科学研究院的CABSA程序中采用力平衡模型开发了再悬浮模块,并利用STORM试验数据进行了计算,分析了边界条件对气溶胶再悬浮的影响。模型通过气溶胶所受的提升力和附着力的平衡得出的临界直径来判定气溶胶的再悬浮条件。研究表明:提升力、附着力均随气溶胶直径增大而增大;表面粗糙度越小,附着力越大;流体速度越大,提升力越大;提高表面粗糙度、提升流体速度能够减小临界直径;减小临界直径能够提高悬浮比例。

严重事故下气溶胶再悬浮的ECART模型分析

利用中国原子能科学研究院开发的CABSA程序气溶胶再悬浮模块中的ECART模型,对STORM项目的SR11试验进行计算,分析了核电厂严重事故下的气溶胶再悬浮特性。结果表明:气溶胶所受各种力均随直径的增大而增大,其中使气溶胶悬浮的拖曳力和爆发力比使气溶胶附着在结构表面的黏着力和重力增长更快;直径大的气溶胶悬浮率更大;结构表面流体速度能够影响拖曳力和爆发力,速度增大会提高拖曳力和爆发力,最终导致悬浮率增加。利用该特点,可通过降低结构表面流速降低拖曳力和爆发力,从而减小悬浮率,最终减小裂变产物向空间的重新释放。