嚴(yán)重事故下安全殼內(nèi)氫氣分布的數(shù)值研究.pdf

1、研究表明，目前壓水堆大型干式安全殼的自由體積比較大，壓力承載能力比較強(qiáng)，一般認(rèn)為不存在安全殼整體氫氣風(fēng)險，但鑒于安全殼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，氫氣容易在局部隔間內(nèi)聚集和燃燒，甚至爆炸，安全殼內(nèi)的局部氫氣風(fēng)險還是存在的。國際上已有研究機(jī)構(gòu)采用一般的三維計算流體軟件CFX進(jìn)行安全殼內(nèi)局部氫氣分布研究，作為集總參數(shù)軟件氫氣風(fēng)險分析的重要輔助手段，為安全殼內(nèi)的消氫系統(tǒng)的設(shè)計、消氫設(shè)備的布置提供參考依據(jù)。因此，本論文，選擇CFX5.7程序?qū)?yán)重事故工況下安

2、全殼內(nèi)氫氣流動趨勢、局部隔間的氫氣傳輸、分布及一些影響氫氣分布因素進(jìn)行分析。 結(jié)果表明：氫氣濃度主要是聚集在破口上方、蒸汽發(fā)生器外側(cè)拐角、主泵隔間的上空間、運(yùn)行層往上至穹頂、安全殼環(huán)形區(qū)的上空間、破口對面蒸汽發(fā)生器隔間和主泵隔間的上空間。其中，破口垂直方向上和穹頂處的氫氣平均濃度最高。 對產(chǎn)生的混合氣體中水蒸氣含量影響氫氣分布的計算分析表明：水蒸氣含量對氫氣分布的影響主要體現(xiàn)在水蒸氣的夾帶和加速安全殼內(nèi)空氣流動方面；產(chǎn)生

3、的混合氣體中水蒸氣含量高，水蒸氣會將較多氫氣從破口區(qū)域攜帶出去，且促進(jìn)了安全殼內(nèi)的空氣流動，破口區(qū)域的氫氣濃度就低些，其它區(qū)域的氫氣分布較均勻；產(chǎn)生的混合氣體中水蒸氣含量低，被攜帶出去的氫氣量較少，因此，集中在破口區(qū)域的氫氣濃度較高，氫氣分布不如水蒸氣含量高的工況時均勻。 針對國際上氫氣風(fēng)險分析中采用的三種不同堆芯損壞速率的事故序列，本論文研究不同的產(chǎn)氫速率和事故持續(xù)時間對氫氣分布的影響。分析結(jié)果表明：產(chǎn)氫速率不同時，氫氣遇到在

4、穹頂壁面形成的渦流方式不同。產(chǎn)氫速率慢，氫氣沿穹頂壁面下降運(yùn)動后大部分回流和水平運(yùn)動，氫氣較易聚集在穹頂處，這種流動方式導(dǎo)致氫氣在穹頂混合均勻，到一定濃度后再向下慢慢擴(kuò)散。而對于產(chǎn)氫速率大的序列，氫氣沿穹頂壁面運(yùn)動后進(jìn)入下空間的速度大，直接進(jìn)入破口對面的蒸汽發(fā)生器隔間及環(huán)形區(qū)處，然后再慢慢擴(kuò)散。因此，此隔間的氫氣濃度隨時間的波動比較大。此外，還初步分析了時間對氫氣分布的影響，當(dāng)產(chǎn)氫停止時，破口區(qū)域及穹頂?shù)忍幍臍錃夂芸鞌U(kuò)散，濃度降低；而穩(wěn)