核能以其相對清潔性,高能源密度性和經(jīng)濟性被評為最具希望的未來能源之一,其安全問題一直是能源領(lǐng)域的研究重點。發(fā)展至今,核能安全已經(jīng)得到了一定的保障。然而,2011年福島核電站發(fā)生了重大事故,已往被認(rèn)為非常安全的乏燃料水池廠房受地震海嘯影響失去能源供應(yīng)后,乏燃料組件得不到有效冷卻,發(fā)生爆炸與核泄漏。全世界的核能研究組織和相關(guān)研究人員受到警醒,核能利用的每一個環(huán)節(jié)都不容小覷。現(xiàn)有的核電利用比重逐年增加,核電站分布廣泛,為防止發(fā)生類似的福島核事故,開發(fā)一個長期穩(wěn)定有效的乏燃料水池非能動冷卻系統(tǒng)迫在眉睫。本文針對學(xué)術(shù)界廣受認(rèn)可的分離式熱管乏燃料水池長期非能動冷卻系統(tǒng)展開研究。首先,利用CFD軟件建立了大空間內(nèi)有內(nèi)熱源的自然對流數(shù)值模型模擬計算池內(nèi)的自然對流與換熱情況,并研究了不同熱管布置方式對池內(nèi)流動和熱管換熱的影響。在此研究基礎(chǔ)上,本文提出了一種圓形結(jié)構(gòu)的非能動冷卻乏燃料水池,并與傳統(tǒng)的方形乏燃料水池進行了綜合對比分析。并結(jié)合實際情況,對圓形乏燃料水池內(nèi)的擋板和熱管的布置進行了優(yōu)化。研究結(jié)果表明,模擬結(jié)果中的關(guān)鍵參數(shù)與前人相關(guān)實驗研究和數(shù)值模擬結(jié)果符合,本文模擬正確,其計算結(jié)果可靠。叉排的熱管... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２福島核事故??

水池的冷卻需求。??２０１２年法國阿�，m（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一種利用分離式熱管來導(dǎo)出乏燃??料水池內(nèi)熱量的冷卻系統(tǒng)，如圖１．４所示。這種冷卻方案將分離式熱管的吸熱端??貼墻布置于池內(nèi)乏燃料上方，其放熱端布置在乏燃料水池廠房外的空冷塔內(nèi)，導(dǎo)??熱工質(zhì)吸熱后流動到空冷卻塔放熱，然后回到乏燃料水池內(nèi)的吸熱端完成循環(huán)。??初期的設(shè)計在空冷塔處裝有風(fēng)機強化對流，加速熱管內(nèi)工質(zhì)流動提高熱量的導(dǎo)出??效率。但是，風(fēng)機需要能量來運行，這與非能的設(shè)計理念不符。但是，利用分離??式熱管冷卻乏燃料水池卻是一－個很好的發(fā)展方向［２８］。??熱管冷凝端’?＾?＾?＊．?”ｙ??、Ｚ?Ｖ．＾１??熱管導(dǎo)管?ｙ?Ｉ?＼??熱管蒸發(fā)端?核燃料組件?乏燃料水池??圖１．４阿�，m公司提出的分離式熱管乏燃料水池冷卻系統(tǒng)示意圖??８??

．嘴Ｚ補綱件??圖１．３西屋公司設(shè)計的乏燃料池非能動冷卻系統(tǒng)示意圖??２０１２年第２０屆核工程國際會議上，ＥｌｉａＭｅｒｚａｒ等人［２９］表示在為烏克蘭ＫＩＰＴ??加速器驅(qū)動亞臨界裝配系統(tǒng)進行設(shè)計和安全分析時，構(gòu)思、設(shè)計和分析了一個完??全非能動冷卻的小型乏燃料水池。它是利用額外的通道連接水池頂部和水池底部??通過在水池外部修建一條水通道溝通水池底部和水池頂部，使水池自身形成自然??循環(huán)的狀態(tài)。這種設(shè)計方案最大熱負(fù)荷僅為０．５ＫＷ，難以滿足商用壓水堆乏燃料??水池的冷卻需求。??２０１２年法國阿�，m（ＡＲＥＶＡ）公司展示了一種利用分離式熱管來導(dǎo)出乏燃??料水池內(nèi)熱量的冷卻系統(tǒng)，如圖１．４所示。這種冷卻方案將分離式熱管的吸熱端??貼墻布置于池內(nèi)乏燃料上方，其放熱端布置在乏燃料水池廠房外的空冷塔內(nèi)，導(dǎo)??熱工質(zhì)吸熱后流動到空冷卻塔放熱，然后回到乏燃料水池內(nèi)的吸熱端完成循環(huán)。??初期的設(shè)計在空冷塔處裝有風(fēng)機強化對流

【參考文獻】：
期刊論文
[1]反應(yīng)堆燃料組件解體技術(shù)研究[J]. 劉曉松,李文鈺.  核動力工程. 2017(05)
[2]中國核電項目建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].   水泵技術(shù). 2017(01)
[3]核廢料玻璃固化國際研究進展[J]. 徐凱.  中國材料進展. 2016(07)
[4]三種核電機組乏燃料水池冷卻系統(tǒng)的比較與分析[J]. 孫廣榮,劉有祺.  山東工業(yè)技術(shù). 2016(09)
[5]以R134a為工質(zhì)的乏燃料池非能動冷卻熱管實驗研究[J]. 王明路,熊珍琴,顧漢洋,葉成,程旭.  原子能科學(xué)技術(shù). 2014(12)
[6]有熱管冷卻的乏燃料池自然對流換熱特性分析[J]. 鄭文龍,王文,耑銳,匡以武.  原子能科學(xué)技術(shù). 2014(12)
[7]乏燃料水池非能動冷卻熱管傳熱性能研究[J]. 王明路,熊珍琴,顧漢洋,葉成,程旭.  核動力工程. 2014(05)
[8]壓水堆核電站乏燃料池噴淋系統(tǒng)設(shè)計[J]. 蘇夏.  價值工程. 2013(17)
[9]AP1000乏燃料池非能動冷卻系統(tǒng)事故后冷卻能力分析[J]. 蘇夏.  中國核電. 2013(02)
[10]日本福島核事故對我國大陸環(huán)境影響[J]. 王蕾,鄭國棟,趙順平,寇姝靜,徐茗薈,王曉芬.  輻射防護. 2012(06)

碩士論文
[1]核電廠乏燃料水池非能動噴淋冷卻技術(shù)研究[D]. 鐘昊良.華北電力大學(xué) 2015
[2]乏燃料組件單棒噴淋冷卻條件下的熱工水力分析[D]. 梁敏.華北電力大學(xué) 2014
[3]乏燃料水池長期非能動冷卻熱管性能實驗研究[D]. 王明路.上海交通大學(xué) 2014



本文編號：3481044