基于變態(tài)模型的核電站新型安全殼地坑過濾器的研發(fā).pdf

1、地坑過濾器是核電站安全系統(tǒng)中的重要設(shè)備，事故工況下過濾安全殼噴淋系統(tǒng)和安全注入系統(tǒng)水中的雜質(zhì)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。1992年瑞典的Barsebck Kraft AB沸水堆核電廠發(fā)生了地坑過濾器堵塞，造成了一臺(tái)泵發(fā)生氣蝕，安全殼噴淋系統(tǒng)無法使用。事件發(fā)生后，地坑過濾器的性能成為一個(gè)新的核安全研究熱點(diǎn)。各核電先進(jìn)國(guó)家相繼開展了新型地坑過濾器的研發(fā)工作。
　　新型地坑過濾器由框架和過濾模塊組成，過濾模塊安裝在框架上，若干個(gè)框架串聯(lián)成一排

2、組成整個(gè)地坑過濾器。新型地坑過濾器在流量和過濾精度上需要滿足過濾系統(tǒng)的要求，同時(shí)本身的壓降應(yīng)足夠小而不會(huì)使泵發(fā)生汽蝕，即壓降要求。
　　新型地坑過濾器尺寸和流量較大，壓降試驗(yàn)操作性和經(jīng)濟(jì)性較差。利用相似理論建立過濾器相似模型，將地坑過濾器的尺寸進(jìn)行一定比例的縮小，同時(shí)對(duì)流量等參數(shù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的縮小，保證相似模型和原型滿足幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似和動(dòng)力相似?；谧儜B(tài)相似理論，將相似模型設(shè)計(jì)為變態(tài)相似模型，三維幾何尺寸不按相同比例縮小，僅縮小地

3、坑過濾器長(zhǎng)度尺寸，保留寬度、高度和過濾孔徑等尺寸?？紤]到壓降問題將地坑過濾器由多個(gè)相同的框架串聯(lián)組裝而成，將單個(gè)框架作為變態(tài)模型。根據(jù)方程分析法，保證變態(tài)模型和原型相似的前提下，計(jì)算出流量、碎片量等參數(shù)的縮小值。事實(shí)證明，該變態(tài)模型能獲得較好的相似率，即能真實(shí)的反映原型工況，又使試驗(yàn)有較好的操作性和經(jīng)濟(jì)性。
　　變態(tài)相似模型建立后，根據(jù)相似率對(duì)模型進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)參數(shù)和原型工況參數(shù)的相似系數(shù)滿足變態(tài)模型和原型的變態(tài)相似關(guān)系。根據(jù)原型

4、的不同運(yùn)行工況（包括全載荷試驗(yàn)、薄床效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)）和過濾模塊類型（三層過濾模塊、雙層過濾模塊和單層過濾模塊），進(jìn)行了七個(gè)不同工況的試驗(yàn)，逐一驗(yàn)證不同工況和不同過濾模塊下地坑過濾器的壓降性能和可靠性。
　　試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了三層過濾模塊對(duì)薄床效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生較低的壓降，對(duì)全載荷碎片情況會(huì)產(chǎn)生較高壓降。雙層過濾模塊對(duì)薄床效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于三層過濾模塊較高的壓降，對(duì)全載荷碎片情況會(huì)產(chǎn)生較低的壓降。單層過濾模塊因過濾面積過小而產(chǎn)生壓降較大。根據(jù)模型