乏燃料水池長期非能動冷卻熱管性能實驗研究.pdf

1、乏燃料儲存于乏燃料水池中持續(xù)釋放熱量，必須對其進行有效的冷卻。熱管冷卻系統(tǒng)具有無需電力驅(qū)動非能動的優(yōu)點，將其用于冷卻乏燃料水池能夠有效的延長乏燃料水池?zé)o需外部干預(yù)的非能動冷卻時間，對于實現(xiàn)先進壓水堆核電廠長期非能動冷卻具有重要意義。
　　本文針對應(yīng)用于乏燃料水池的大尺度熱管模塊開展了實驗研究，不僅獲得了大尺度熱管的換熱特性，同時也驗證了非能動熱管冷卻乏燃料水池的技術(shù)可行性。主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　?。?）針對CAP140

2、0乏燃料水池?zé)峁芾鋮s方案，建立三維幾何模型，構(gòu)建高質(zhì)量的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，基于Fluent軟件建立乏燃料水池多孔介質(zhì)數(shù)值計算模型，獲得了不同乏燃料熱源和不同熱管布置方式下水池的流場特征和溫度分布特性，且為大尺度熱管實驗方案的設(shè)計提供依據(jù)。
　　（2）設(shè)計并搭建了大尺度分離式熱管實驗平臺。熱管蒸發(fā)段內(nèi)徑65mm，7.6m高，冷凝段長20m，熱管整體高9m。以水為工質(zhì)，實驗獲得了分離式熱管中工質(zhì)水循環(huán)溫度變化特征，其流經(jīng)分離式熱管蒸發(fā)段時具有

3、過冷區(qū)、池沸騰區(qū)和質(zhì)量含氣率大的兩相區(qū)。在分離式熱管運行典型工況（充液率高度5.6m，加熱水入口溫度80℃，流速0.011m/s，風(fēng)速1.5m/s）下，以水為工質(zhì)的單根分離式熱管換熱量為13kW，具備冷卻乏燃料水池的能力。
　?。?）開展大尺度分離式熱管的參數(shù)敏感性分析。實驗獲得了蒸發(fā)段外加熱水溫度和流速、冷凝段外風(fēng)速、充液率和工質(zhì)種類等參數(shù)對熱管換熱性能的影響。結(jié)果表明，蒸發(fā)段外加熱水的溫度和流速對分離式熱管傳熱傳質(zhì)能力影響最大