PWR堆本體及控制棒驅動機構泄漏監(jiān)測系統(tǒng)取樣管內(nèi)18F微塵輸運的特性研究.pdf

1、核電站反應堆一回路壓力邊界內(nèi)含有高溫、高壓、具有很強放射性的冷卻劑水。由于機械磨損及化學腐蝕的作用，一回路壓力邊界堆本體及控制棒驅動機構容易發(fā)生泄漏，一旦發(fā)生泄漏，一回路中的帶有放射性的水進入安全殼中，造成環(huán)境污染，同時還會造成堆芯失水事故，影響核電站安全運行，因此反應堆一回路壓力邊界泄漏的監(jiān)測十分重要。氟-18是一種具有β+衰變的核素，在一回路水中由核反應產(chǎn)生，濃度高，半衰期達109.7分鐘，氟-18隨冷卻劑水泄漏后，被安全殼內(nèi)的微塵

2、吸附形成氟-18微塵。用該核素作為示蹤劑，通過測量安全殼中氟-18的比放射性活度可以準確得到一回路壓力邊界的泄漏率，這是監(jiān)測一回路壓力邊界泄漏率的新技術和新方法。通過氟-18微塵的沉降特性可以計算出其對應的傳輸效率，氟-18微塵傳輸效率對一回路壓力邊界泄漏率的確定具有重要的意義，進而為用于核電站泄漏在線監(jiān)測裝置氟-18監(jiān)測儀的研制提供理論依據(jù)，因此氟-18微塵輸運的特性研究必不可少。
　　本文歸納當前一回路壓力邊界泄漏的四種監(jiān)測方

3、法，并闡述國際上氣粒多相流的應用領域、研究方法和研究現(xiàn)狀。根據(jù)核電站實際情況，選取適當?shù)难芯磕Ｐ?，運算中經(jīng)類比分析，對氣相流場采用雷諾應力方程模型；對氟-18微塵受力情況在本課題研究條件下進行了分析、取舍，并構建了氟-18微塵的CFD模型；顆粒相模型的確定是課題研究的前提和保障，經(jīng)類比分析采用遵循歐拉-拉格朗日方法的顆粒隨機軌道模型，氣固兩相流控制方程的離散經(jīng)比較選取控制體積積分法，速度及壓力修正選取求解壓力耦合方程的半隱式算法（SIM

4、PLE），并選取QUICK求解的格式，壓力項的處理采用Standard算法。基于該動力學模型，本文通過計算流體力學方法對二維和三維取樣管內(nèi)的氣相流體進行了速度分布的模擬與分析，并對同一采樣流量不同粒徑、同一粒徑不同采樣流量的氟-18微塵在取樣管內(nèi)的運動軌跡、速度變化和沉降特性做了初步計算與分析，最終得出了不同采樣流量下各粒徑尺寸的氟-18微塵在核泄漏監(jiān)測系統(tǒng)取樣管內(nèi)的傳輸效率。根據(jù)取樣流量的范圍，分別選用3種進口速度和5個粒徑類型的微塵