乏燃料水池自然循環(huán)特性分析.pdf

1、乏燃料水池是反應(yīng)堆重要的輔助性設(shè)備之一,從反應(yīng)堆內(nèi)卸出的乏燃料都需在該水池內(nèi)進行中間冷卻,待其放射性及衰變熱達到一定標準后再進行轉(zhuǎn)廠和后處理。無論在正常運行還是在外部主冷卻系統(tǒng)失效后,乏燃料水池內(nèi)都存在著全池的復(fù)雜的自然循環(huán),它對整個系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。因此對自然循環(huán)下的整個乏燃料水池系統(tǒng)進行研究和分析具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文以RELAP5為研究工具,以大亞灣乏燃料水池為研究對象進行建模,開展了多種穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)工況的計算分析

2、,首先計算了不同主冷系統(tǒng)回水口布置方式下的整個水池穩(wěn)態(tài)運行時池內(nèi)的自然循環(huán)狀況及流場、溫場的分布情況,并對不同布置方式下的計算結(jié)果進行比對分析;之后,本文進一步討論了當外部主冷卻系統(tǒng)失效后,池內(nèi)流體的溫度變化情況,并估算出池水從穩(wěn)態(tài)達到沸騰時所需的時間及液位下降到貯存格架頂部使燃料開始裸露時所需的時間;最后本文提出了一種當主冷卻系統(tǒng)失效后池外非能動冷卻系統(tǒng)的建立方案,該設(shè)計方案可以在池外冷卻系統(tǒng)失效后很好地將池內(nèi)的衰變熱帶出,提高系統(tǒng)的

3、安全性。
　　計算結(jié)果表明:對于不同的主冷系統(tǒng)回水口布置方式,乏燃料水池內(nèi)均存在著明顯的自然循環(huán),在自然循環(huán)影響下池水從穩(wěn)態(tài)達到沸騰進而使液位下降到燃料裸露所需時間是相對較長的,如果在該時間段內(nèi)采取一定的補救措施就不會導(dǎo)致乏燃料水池嚴重事故的發(fā)生。當回水口布置在水池頂部和中部時,池內(nèi)的自然循環(huán)均包括格架底部在內(nèi),是一個全池的自然循環(huán);對于將回水口布置在水池底部的方式,其池內(nèi)的自然循環(huán)僅存在于格架上部的水空間內(nèi),而并不包括水池底部,

4、但在該方式下,池水的平均溫度與其它兩種布置方式相比是最低的,進而可以從降低池水溫度方面突出這種回水口布置方式的優(yōu)越性。事故工況下,不同的回水口布置方式,池水從穩(wěn)態(tài)到達沸騰時所需的時間及沸騰后致使燃料裸露的時間均不相同,但差別不大,分別為16.7個小時左右和5天左右,而在整個瞬態(tài)過程中,池內(nèi)仍然存在著明顯的自然循環(huán),該自然循環(huán)的存在對于系統(tǒng)的安全性是十分有利的,可以將乏燃料熱量持續(xù)導(dǎo)入上部水池空間。此外,本文通過結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn):RELA

5、P5不同節(jié)點劃分方法對于系統(tǒng)的計算結(jié)果是存在一定影響的,在應(yīng)用 RELAP5進行計算時,很有必要根據(jù)典型實測數(shù)據(jù)對節(jié)點劃分的不同方法進行討論,以獲得較為精確合理的計算結(jié)果。最后,本文通過詳細的計算和分析,證實了所提出的非能動冷卻系統(tǒng)的合理性,該系統(tǒng)的提出對于乏燃料貯存事業(yè)的今后發(fā)展具有重要的指導(dǎo)作用。
　　本文對乏燃料水池內(nèi)多種節(jié)點劃分方案下的自然循環(huán)特性進行了詳細的計算分析,并對主冷卻系統(tǒng)失效后池外非能動冷卻系統(tǒng)的建立進行了細致