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安全壳非能动热量导出系统数值模拟

作　者: 骆贝贝
导　师: 孙中宁
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 非能动安全壳冷却系统数值模拟 Relap5
分类号: TL364.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

当核反应堆内发生如冷却剂丧失事故(LOCA)和主管道蒸汽破裂事故(MSLB)等严重事故时，安全壳内会由于高温工质（水、水蒸气以及氢气等）的排放而产生升温升压效应，若不及时排除热量，安全壳可能会因超温超压而失效，因此需要设计一个可靠的安全壳热量导出系统。本文中所研究的安全壳热量导出系统采用非能动原理，利用系统回路内冷热流体之间的密度差产生的自然循环驱动力，通过冷凝、对流及沸腾换热的方式，对安全壳内的大气进行降温降压。根据系统配置结构，可以分为闭式与开式系统，其中闭式系统因系统压力高低可以分为单相和两相系统。本研究中针对三种不同的热量导出系统，采用C语言自主开发系统的热工水力分析程序PCCS-C，对系统在不同的安全壳内环境条件和不同系统结构条件下进行系统自然循环能力及排热能力的数值模拟计算分析，并根据计算结果对系统进行改进。计算的结果表明，三种系统对事故后安全壳内环境有着良好的自适应性，在一定范围内变化的系统标高差对各系统的自然循环能力和排热能力均无显著影响。此外，根据各个系统的设计参数和结构参数，采用RELAP5/MOD3.4程序对系统的运行特性和影响因素进行仿真计算与分析，并将计算结果与自主开发的热量导出系统热工水力特性分析程序的结果进行比较。结果表明Relap5对闭式单相系统的计算结果与PCCS-C程序的计算结果能较好的吻合，闭式两相与开式系统的计算结果趋势与PCCS-C程序的结果趋势一致。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 课题的研究背景与意义  10-13
  1.2 国内外研究现状  13-19
    1.2.1 国内研究现状  13-14
    1.2.2 国外研究现状  14-19
  1.3 本文的研究内容  19-22
第2章安全壳热量导出系统配置方案  22-30
  2.1 安全壳热量导出系统配置方案  22-25
    2.1.1 闭式单相系统配置方案  22-23
    2.1.2 闭式两相系统配置方案  23-24
    2.1.3 开式系统配置方案  24-25
    2.1.4 不同系统配置方案比较  25
  2.2 安全壳热量导出系统性能计算模型  25-28
    2.2.1 安全壳热量导出系统性能计算方法  26-27
    2.2.2 安全壳热量导出系统程序计算逻辑结构  27-28
  2.3 本章小结  28-30
第3章安全壳热量导出系统计算的理论基础  30-38
  3.1 系统一维流动模型  30-31
  3.2 系统传热计算  31-35
    3.2.1 内换热器传热计算  31-33
    3.2.2 外换热器传热计算  33-34
    3.2.3 水箱中的传热计算  34-35
  3.3 系统流动计算  35-37
    3.3.1 重位压降的计算  35-36
    3.3.2 阻力压降的计算  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章安全热量导出系统计算结果分析  38-68
  4.1 闭式单相系统程序计算结果  38-47
    4.1.1 闭式单相系统运行性能计算  38-40
    4.1.2 闭式单相系统不同壳内冷凝换热系数下的性能比较  40-43
    4.1.3 闭式单相系统不同标高差性能比较  43-44
    4.1.4 改进闭式单相系统运行性能计算  44-47
  4.2 闭式两相系统程序计算结果  47-55
    4.2.1 闭式两相系统不同壳内冷凝换热系数下的性能比较  47-50
    4.2.2 闭式两相系统不同标高差下的性能比较  50-52
    4.2.3 改进闭式两相系统运行性能计算  52-55
  4.3 开式系统程序计算结果  55-64
    4.3.1 开式系统运行性能计算  55-60
    4.3.2 开式系统不同壳内冷凝换热系数下的性能比较  60-62
    4.3.3 开式系统不同标高差下的性能比较  62-64
  4.4 不同安全壳热量导出系统运行性能比较  64-65
  4.5 本章小结  65-68
第5章安全壳热量导出系统的 Relap5 计算  68-84
  5.1 Relap5/MOD3.4 简介  68
  5.2 闭式单相系统计算  68-75
    5.2.1 系统节点划分  69-70
    5.2.2 节点敏感性分析  70-71
    5.2.3 闭式单相系统计算结果  71-75
  5.3 闭式两相系统计算  75-80
    5.3.1 闭式两相系统计算结果  75-77
    5.3.2 改进闭式两相系统计算结果  77-80
  5.4 开式系统计算  80-83
    5.4.1 系统节点划分  80
    5.4.2 开式系统计算结果  80-83
  5.5 本章小结  83-84
结论  84-86
参考文献  86-91
致谢  91

安全壳非能动热量导出系统数值模拟

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