小型堆安全殼抑壓系統瞬態特性研究

胡魚旺,郭樹生,李德睿,張 偉,帥劍云

(中廣核研究院有限公司,廣東 深圳 518026)

近年來,小型壓水堆成為國內外核能領域研究的熱點[1],為實現安全殼小型化,保證LOCA事故工況下快速抑制安全殼內短期壓力峰值,小型堆主要采用非能動抑壓技術方案。安全殼抑壓系統研發過程中存在一些特殊的熱工水力現象,如抑壓管進出口蒸汽冷凝沖擊現象。針對該特殊熱工水力現象,需進行瞬態載荷建模分析計算。

抑壓管進出口蒸汽冷凝沖擊現象的示意圖如圖1所示。正常運行工況下,安全殼抑壓系統處于備用狀態,抑壓管的兩端將安全殼干井與抑壓池水空間連通。破口類事故工況下,噴放至安全殼干井的高能介質通過壓差經抑壓管進入抑壓池水空間進行冷凝,不可凝氣體進入抑壓池氣空間,達到快速抑制安全殼壓力峰值的目的。在抑壓過程中,未充分冷凝的介質將在抑壓管和抑壓池水空間內形成汽泡,汽泡湮滅過程中將產生較大的沖擊載荷,對抑壓管和抑壓池內部結構和設備造成沖擊破壞,影響系統正常運行。

圖1 抑壓管進出口蒸汽冷凝沖擊現象示意圖

針對蒸汽直接接觸冷凝和冷凝模型,國內外學者做過大量研究工作。上世紀70年代美國學者Kerney等[2]研究了過冷水中的蒸汽射流凝結現象,對射流汽羽做了相關研究;韓國學者Chun等[3]采用可視化方法研究了蒸汽淹沒射流直接接觸冷凝的流型;鹿來運等[4]采用數值模擬方法建立換熱器冷凝模型并模擬了相關流型。……