發(fā)布時間：2020-04-19 12:38

【摘要】：快堆主容器是核安全一級設(shè)備,選用的材料是316不銹鋼,根據(jù)核安全審查要求,必須要分析該設(shè)備的強(qiáng)度、剛度等是否滿足設(shè)計要求。在對主容器頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析時,必須知道其上溫度載荷。快堆主容器頂部結(jié)構(gòu)包括大尺寸的氬氣腔,大中小旋塞、部分生物屏蔽柱、主泵、熱交換器等重要部件,還有旋塞與氬氣腔之間的小尺寸氣隙。為了獲得詳細(xì)的溫度分布,開展主容器頂部覆蓋氣體的熱工水力行為相關(guān)研究對工程應(yīng)用有著重要的意義。由于主容器頂部的氬氣空間結(jié)構(gòu)龐大難以進(jìn)行實驗研究,需要數(shù)值模擬。相差兩個數(shù)量級的大空間和微縫空間同時存在,簡化的模擬計算不能得到詳細(xì)的溫度分布,應(yīng)力分析會產(chǎn)生較大誤差。氬氣空間中存在對換熱和輻射換熱情況,還未提出適合主容器頂部復(fù)雜氣體空間的輻射換熱模型。另外,人們對氣隙內(nèi)部的熱工水力特性并不了解,氣隙厚度對主容器頂部金屬層溫度的影響程度也沒有明確研究。故此,本文將對快堆主容器頂部復(fù)雜空間中的覆蓋氣體熱工水力行為進(jìn)行較為詳細(xì)的模擬研究,為以上問題提供參考。首先,本文用CEFR簡化模型選擇適合快堆計算的輻射換熱模型;第二,為了解決大小空間同時存在的問題,本文采用分開畫網(wǎng)格的方法進(jìn)行詳細(xì)建模。第三,為了進(jìn)一步分析對流和輻射換熱對金屬層溫度分布的影響,提高輻射換熱作用最強(qiáng)的生物屏蔽柱上表面溫度進(jìn)行對比計算。最后,為了研究氣隙厚度對金屬層溫度的影響,計算Omm氣隙以及90mm氣隙的情況,與30mm氣隙工況進(jìn)行對比分析。結(jié)果顯示,DO輻射換熱模型更用于快堆頂部氣腔的計算。分析氬氣空間整體熱工水力特性,計算對稱性較好,流動符合氣體的自然循環(huán),氬氣與不銹鋼之間對流換熱溫差在40-60℃左右。由于生物屏蔽柱對金屬層的輻射效果較強(qiáng),金屬層外最高溫度出現(xiàn)在提升機(jī)凸臺的位置。提高生物屏蔽柱的溫度至540℃后,發(fā)現(xiàn)與氬氣的對流換熱效果提升不明顯,但由于輻射換熱的作用,金屬層溫度反而升高了。在這樣保守的情況下,金屬層外側(cè)最高溫度387℃C仍低于316不銹鋼的蠕變溫度。氣隙對旋塞與氬氣腔之間起到很好的隔熱作用,通過對比無氣隙、30mm氣隙和90mm氣隙三種情況,得出30mm氣隙的保溫效果最好,為工程設(shè)計提供了一定的參考。
【圖文】：

華北電力欠學(xué)碩上學(xué)位論文逡逑圖１－１邋ＪＳＦＲ回路式鈉冷快堆剖面圖１６１逡逑？｜ｊｆｒ邋ＳＯ逡逑ｆ；；ｉ邋｜ｉ邋ｖ邐ｔｆ邋ｔ聾－－~柦①ぃ╁義希義希淶擔(dān)襯瓤В跡埠稀峰義希保保靛巍型冉誨澹�？辶x蟎l卜逡逑ｈ邋ｊ邐堆娜保滬抑逡逑１逡逑圖１－２邋ＣＥＦＲ池式鈉冷快堆剖面圖逡逑快堆主容器是核安全一級設(shè)備，為了保證結(jié)構(gòu)完整性，需要對其強(qiáng)度進(jìn)行評逡逑價。溫度載荷會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，為了較好地評價主容器的強(qiáng)度，需要知道逡逑詳細(xì)的溫度分布。事實上，堆內(nèi)的熱工水力特性將直接影響主容器表而的溫度分逡逑布。目前國內(nèi)外對池式快堆主容器中下部的堆芯、冷熱鈉池的熱工水力特性研究逡逑較多，但對主容器上部氬氣空間的研究很少。這部分空間包含了大尺寸的氬氣腔，逡逑大中小旋塞、部分生物屏蔽柱、主泵、熱交換器等重要部件，還有旋塞與氬氣腔逡逑之間的小尺寸氣隙，里面的熱工水力特性復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)龐大，不適合開展詳細(xì)逡逑的實驗研究，因此對這部分復(fù)雜空間進(jìn)行詳細(xì)地模擬研究有重要的價值和意義。逡逑２逡逑

２．１．１模型簡介逡逑ＣＥＦＲ堆容器由主容器、保護(hù)容器及其支撐、保溫層和主容器熱屏蔽等組成。逡逑鈉液面以上的氬氣空間部分二維圖如圖２－１所示。高溫鈉液面對主容器上部區(qū)域逡逑一一錐頂蓋、堆內(nèi)構(gòu)件等存在輻射換熱，對氬氣空間存在自熱對流換熱，，其輻射逡逑及對流換熱將對快堆主容器壁面溫度產(chǎn)生較大影響，最終對快堆主容器安全及壽逡逑命具有重要意義［２４１。因此，對該部分的對流換熱和輻射換熱的研究十分重要，逡逑在模擬計算中選擇合適的輻射換熱模型也十分關(guān)鍵。逡逑ｍ逡逑Ｌ邋ｎ邋邐＼逡逑丨通《丨｜｜丨丨丨１＊－丨丨１＞１丨…丨丨＂…丨丨丨川丨彳＿丨…丨ｑ邐＼逡逑＿９－．邐－邐－Ｊ邋Ｉ邐邐＋１２４２５邐＼逡逑＇？＇Ｔ：．＇－：ＩＴ＂￣邐＼逡逑—二＾邋一③逡逑邐１｜｜｜｜｜１｜｜｜１［｜邋Ｉ逡逑丨＇邋：。逡逑①旋塞②氬氣腔③生物屏蔽柱逡逑④主要貫穿部件：兩臺主泵，四臺中間熱交換器和四臺獨(dú)立熱交換器逡逑圖２－１鈉液面以上氬氣空間二維圖逡逑本文主要關(guān)注輻射換熱對氣腔溫度分布的影響，擬通過ＣＥＦＲ模型的計算選逡逑出合適的輻射換熱模型及參數(shù)，將其應(yīng)用于快堆模型之上。為節(jié)約資源，考慮將逡逑ＣＥＦＲ模型進(jìn)行簡化，在快堆模型中再進(jìn)行詳細(xì)建模。在此，僅保留氣腔、旋塞、逡逑錐頂蓋金屬層和主容器熱屏蔽四個有重要影響的部分
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM623

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本文編號：2633308