蒸汽發(fā)生器泄漏管束區(qū)及上升段N-16傳輸時間分析與計(jì)算.pdf

1、蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站中連接一、二回路的重要設(shè)備。蒸汽發(fā)生器中的倒 U型傳熱管中含有一回路的高溫、高壓、具有強(qiáng)放射性的冷卻劑水。傳熱管的破損和裂縫導(dǎo)致一回路冷卻劑的泄漏,這不僅影響核反應(yīng)堆的運(yùn)行安全,而且一回路冷卻劑泄漏到二回路中,導(dǎo)致對二回路設(shè)備的放射性污染,其后果十分嚴(yán)重。因此,對蒸汽發(fā)生器傳熱管泄漏的監(jiān)測具有十分重要的意義。
　　一回路冷卻劑水中的氧核在堆芯快中子的作用下會生成氮-16。氮-16是一種具有γ放射性的核素,半

2、衰期為7.13秒。利用氮-16作為示蹤劑,通過監(jiān)測主蒸汽管道外部某處的氮-16的γ射線強(qiáng)度來監(jiān)測傳熱管泄漏率的氮-16監(jiān)測儀是監(jiān)測蒸汽發(fā)生器泄漏的一種有效設(shè)備。泄漏率除了與監(jiān)測點(diǎn)的γ射線強(qiáng)度有關(guān),還與氮-16從泄漏點(diǎn)到監(jiān)測點(diǎn)的傳輸時間有關(guān)。傳輸時間的準(zhǔn)確性對泄漏率的結(jié)果影響很大。因此,準(zhǔn)確計(jì)算傳輸時間非常重要。
　　本文選取氮-16傳輸過程中管束區(qū)及上升段兩段最復(fù)雜的過程進(jìn)行分析和計(jì)算,主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)對目前我

3、國壓水堆核電站常用的立式U形管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,并以55/19型蒸汽發(fā)生器為例研究了其內(nèi)工質(zhì)流程。在此基礎(chǔ)上分析了傳熱管破損后16N在二回路側(cè)的傳輸過程。(2)對當(dāng)前蒸汽發(fā)生器熱工水力計(jì)算方法理論進(jìn)行分析,包括蒸汽發(fā)生器的傳熱理論以及流體動力學(xué)理論,為熱工水力計(jì)算提供理論基礎(chǔ)。基于此采用經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式對于流場的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行求解。
　　(3)對于計(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值計(jì)算理論進(jìn)行了闡述,包括物理模型以及數(shù)值算法。在此基礎(chǔ)上,

4、利用計(jì)算流體力學(xué)Fluent軟件對蒸汽發(fā)生器的管束區(qū)(包括上升段)的三維氣液兩相流場進(jìn)行了數(shù)值模擬。本文針對55/19型蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)和大亞灣核電站900MW核電機(jī)組的蒸汽參數(shù),得到了管束區(qū)及上升段氮-16的傳輸時間計(jì)算結(jié)果。該結(jié)果與法國電力公司報(bào)道的結(jié)果較為一致。該計(jì)算結(jié)果可為工程應(yīng)用,也證明了使用通用軟件計(jì)算蒸汽發(fā)生器內(nèi)三維兩相流場的可行性。
　　最后對全文進(jìn)行了總結(jié),包括對本文研究工作的總結(jié)以及對下一步可以開展的工作進(jìn)行展