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(jìn)行中間冷卻,待其放射性及衰變熱達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行轉(zhuǎn)廠和后處理。無論在正常運(yùn)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。因此對(duì)自然循環(huán)下的整個(gè)乏燃料水池系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以RELAP5為研究工具,以大亞灣乏燃料水池為研究對(duì)象進(jìn)行建模,開展了多種穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)工況的計(jì)算分析

2、,首先計(jì)算了不同主冷系統(tǒng)回水口布置方式下的整個(gè)水池穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)池內(nèi)的自然循環(huán)狀況及流場(chǎng)、溫場(chǎng)的分布情況,并對(duì)不同布置方式下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析;之后,本文進(jìn)一步討論了當(dāng)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(dá)到沸騰時(shí)所需的時(shí)間及液位下降到貯存格架頂部使燃料開始裸露時(shí)所需的時(shí)間;最后本文提出了一種當(dāng)主冷卻系統(tǒng)失效后池外非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的建立方案,該設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果表明:對(duì)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(dá)到沸騰進(jìn)而使液位下降到燃料裸露所需時(shí)間是相對(duì)較長(zhǎng)的,如果在該時(shí)間段內(nèi)采取一定的補(bǔ)救措施就不會(huì)導(dǎo)致乏燃料水池嚴(yán)重事故的發(fā)生。當(dāng)回水口布置在水池頂部和中部時(shí),池內(nèi)的自然循環(huán)均包括格架底部在內(nèi),是一個(gè)全池的自然循環(huán);對(duì)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(jìn)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(dá)沸騰時(shí)所需的時(shí)間及沸騰后致使燃料裸露的時(shí)間均不相同,但差別不大,分別為16.7個(gè)小時(shí)左右和5天左右,而在整個(gè)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(duì)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(duì)比可以發(fā)現(xiàn):RELA

5、P5不同節(jié)點(diǎn)劃分方法對(duì)于系統(tǒng)的計(jì)算結(jié)果是存在一定影響的,在應(yīng)用 RELAP5進(jìn)行計(jì)算時(shí),很有必要根據(jù)典型實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)點(diǎn)劃分的不同方法進(jìn)行討論,以獲得較為精確合理的計(jì)算結(jié)果。最后,本文通過詳細(xì)的計(jì)算和分析,證實(shí)了所提出的非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的合理性,該系統(tǒng)的提出對(duì)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(duì)乏燃料水池內(nèi)多種節(jié)點(diǎn)劃分方案下的自然循環(huán)特性進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析,并對(duì)主冷卻系統(tǒng)失效后池外非能動(dòng)冷卻系統(tǒng)的建立進(jìn)行了細(xì)致