基于溫度場分析的安注管線止逆閥內漏監測方法研究

董曉梅，董俊華，余雛麟，高炳軍

(河北工業大學 化工學院，天津 300130)

全球許多核電廠報告的事件表明，管道中的熱分層會導致管道材料產生過度的熱應力和疲勞，可能導致嚴重的熱疲勞開裂和管道系統的泄漏事故[1]。盡管如此，老式核電站的設計并沒有考慮這種熱效應[2]。導致意外熱疲勞的熱分層現象是由冷熱流體之間的密度差異產生的[3，4]。一種典型的熱分層常發生在連接到反應堆冷卻系統(RCS)的安全注入系統(RIS)中，是由于RCS向安注管線的湍流滲入以及支管止逆閥內漏造成的[5，6]。安全注入系統僅在核電廠發生事故時向核反應堆供應應急水冷卻時才運行，在正常工作狀態下，由于RIS中的所有閥門都關閉，RIS的冷卻劑是隔離的。但是，如果連接硼水箱和一回路主管道支管的閥門可能會出現微量的滲漏，冷水將進人高溫水側的管道[7]，并在一定范圍內形成熱分層。泄漏流量的準確確定對于安注管線的熱疲勞分析至關重要，而由于核管道安注管線流體流動的特殊性，對于存在冷熱流體熱分層、湍流滲入、冷熱交替等復雜流體流動與傳熱現象的問題，目前尚缺乏有效的泄漏監測手段。本研究中，通過流固耦合計算分析評估在RIS管線內漏條件下的熱分層特征，提取止逆閥閥前管道外壁溫度并定義熱分層特征溫度參數，得出該特征溫度參數與泄漏量的定量關系式。 在此，僅以熱安注管線為例進行分析討論。

1 數值計算模型

1.1 物理模型

一回路熱段管內徑為736.6 mm，壁厚為67 mm，長度為4 904 mm，水平放置。……