RELAP5計(jì)算低壓自然循環(huán)流動(dòng)不穩(wěn)定性適用性分析.pdf

1、RELAP5程序以其準(zhǔn)確可靠、模型多樣的顯著優(yōu)勢(shì)，得到IAEA和各國(guó)核電安全評(píng)審部門的認(rèn)可，被廣泛而深入地應(yīng)用于大量反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全分析工作中。然而，大量安全分析的工作基于如下一個(gè)基本事實(shí)：研究對(duì)象大多針對(duì)高壓系統(tǒng)。近年來，不斷有學(xué)者指出，在描述低壓狀態(tài)下的一些復(fù)雜流動(dòng)特性，例如“自然循環(huán)”和“兩相流動(dòng)不穩(wěn)定”等問題的時(shí)候，RELAP5程序計(jì)算結(jié)果的被認(rèn)可性結(jié)論并不統(tǒng)一。針對(duì)上述質(zhì)疑，本文的目的即是對(duì)“RELAP5程序計(jì)算運(yùn)行在低壓工況

2、條件下自然循環(huán)系統(tǒng)的適用性”做驗(yàn)證性分析，然后應(yīng)用程序?qū)Φ湫偷牡蛪鹤匀谎h(huán)系統(tǒng)特性做后續(xù)研究。
　　首先對(duì)兩類典型的低壓工況自然循環(huán)系統(tǒng)（間歇沸騰誘發(fā)方式和閃蒸誘發(fā)方式）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，低壓工況下自然循環(huán)系統(tǒng)出現(xiàn)流動(dòng)不穩(wěn)定性的本質(zhì)原因是間歇沸騰或者閃蒸引起的有效驅(qū)動(dòng)壓頭周期性變化導(dǎo)致。隨后，應(yīng)用RELAP5/MOD4.0程序?qū)@兩類典型低壓工況自然循環(huán)回路進(jìn)行模擬計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比分析。其中，在計(jì)算

3、閃蒸方式的自然循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中采用的混合氣體熱源，調(diào)用了RELAP5中的空氣和氦氣兩種不凝氣體模型。參與對(duì)比的溫度、壓力和質(zhì)量流量最大誤差分別為14.0％，9.38%和20.0%。說明RELAP5/MOD4.0程序?qū)@兩類典型低壓工況自然循環(huán)系統(tǒng)均具有較好的計(jì)算適用性，程序中混合氣體模型的計(jì)算可靠性比較大。
　　在計(jì)算適用性結(jié)論的基礎(chǔ)上，首先應(yīng)用RELAP5程序?qū)﹂g歇沸騰誘發(fā)方式的自然循環(huán)系統(tǒng)做敏感性研究，考察了回路長(zhǎng)徑比、

4、水平段長(zhǎng)度和加熱功率三個(gè)因素對(duì)系統(tǒng)流動(dòng)特性的影響。隨后應(yīng)用程序?qū)﹂W蒸誘發(fā)的自然循環(huán)系統(tǒng)中加熱段外壁溫、上升段末端管徑和水平段長(zhǎng)度做參數(shù)效應(yīng)分析。計(jì)算結(jié)果表明：對(duì)于間歇沸騰方式的自然循環(huán)回路，增大回路管道直徑，降低自然循環(huán)回路長(zhǎng)徑比，可以顯著降低回路流動(dòng)阻力，使兩相自然循環(huán)流量明顯增加。水平管段越長(zhǎng)越不利于兩相自然循環(huán)流動(dòng)的建立。加熱功率增加可以使回路循環(huán)流量明顯增加；對(duì)于閃蒸方式的自然循環(huán)系統(tǒng)，壁溫不同會(huì)造成閃蒸起始點(diǎn)位置不同，導(dǎo)致上升