PCS安全殼外水膜飛濺試驗及工程應用

劉 佳，黃鏡宇，潘新新

(上海核工程研究設計院有限公司，上海，200233)

非能動安全殼冷卻系統(PCS)采用非能動的設計理念，利用鋼制安全殼作為傳熱表面，通過空氣導流板將安全殼與其外側的屏蔽廠房分隔為外環腔(即下降段環腔)和內環腔(即上升段環腔)，從而為PCS提供空氣流道。為了加強換熱，在安全殼外表面灑水以形成均勻的液膜(包括72 h非能動疏水以及72 h之后能動補水)，通過液膜的蒸發換熱帶走更多的殼內熱量[1]。U型支撐安裝在安全殼的外表面，一般沿安全殼周向每6°設置一個，每個支撐有兩個腿，每排120個腿，沿高度方向設置8到9排，總數在1 000個左右，這些支撐起到固定空氣導流板的作用。

試驗結果表明：70 h之前的流量均滿足安全分析要求，最后2 h的流量考慮儀表偏差后比安全分析要求稍小，最后西屋公司結合流量試驗的結果，通過分析論證的方法解決了該問題。

除上述問題外，還發現西屋在設計中未考慮安全殼外水膜撞擊U型支撐飛濺出去所造成的水量損失，在試驗中也未對這部分損失的水量進行測量，然而這部分的水量損失會影響到72 h非能動水源中可以用于安全殼冷卻的水量，進而影響PCS流量。

針對上述問題，西屋根據水膜飛濺量的直觀感受與降雨大小進行類比，估算損失水量，用相關損失量修正原模型的排水流量，通過進一步挖安全殼內熱阱的裕量得出現有設計仍能滿足安全分析要求。但上述解決方案并未對水膜飛濺的機理進行研究，無法從根本上解決飛濺的問題。……