【摘要】：乏燃料經(jīng)過一段時(shí)間的燃燒,到達(dá)一定燃耗深度后從堆芯中取出的核燃料。乏燃料內(nèi)部含有放射性核素,其衰變的同時(shí)會(huì)釋放熱量,被稱為衰變熱。這些熱量必須及時(shí)移出,否則受到自身衰變熱的影響,乏燃料棒溫度逐漸升高,甚至造成包殼破損,放射性物質(zhì)外泄。福島核事故之后,乏燃料水池的安全問題備受關(guān)注。特別是在極端事故工況下,乏燃料水池破損,冷卻水意外排空。傳統(tǒng)的注水冷卻方式難以實(shí)施,此情況下噴淋冷卻方式將成為一種有效的冷卻手段。AP1000和CAP1400機(jī)組均在乏燃料廠房內(nèi)部設(shè)計(jì)增添噴淋冷卻系統(tǒng),通過冷卻水直接噴淋到乏燃料組件上,帶走衰變熱。但受限于噴淋系統(tǒng)內(nèi)冷卻水的儲(chǔ)存量,想要即保證乏燃料安全又能節(jié)省水量,延長冷卻時(shí)間,選取最小的噴淋流量密度極為關(guān)鍵。本文針對選取最小噴淋流量密度以及乏燃料噴淋冷卻效果開展實(shí)驗(yàn)研究,建造5×5燃料棒束噴淋冷卻試驗(yàn)臺(tái)架以及17×17棒束水量分配試驗(yàn)臺(tái)架。噴淋冷卻試驗(yàn)不僅研究了將不同衰變功率燃料棒包殼溫度穩(wěn)定在安全限值所需的最小噴淋流量密度,并且分析了噴嘴敏感性因素(噴嘴位置、霧滴中徑)對冷卻效果的影響以及周圍棒束熱功率對中心棒溫度的影響;水量分配試驗(yàn)獲得了噴淋流量密度的保守?cái)U(kuò)大系數(shù),并分析17×17棒束的流量分配和溫度分布。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和研究結(jié)果可為乏燃料噴淋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供支持和依據(jù)。主要結(jié)論包括:(1)獲得了最小的噴淋流量密度,能夠使燃料棒束各點(diǎn)溫度處于穩(wěn)定狀態(tài),且最高溫度穩(wěn)定在安全限值附近。(2)相同噴淋流量密度條件下,噴嘴位置的改變對燃料棒束的冷卻效果影響較小,可忽略不計(jì)。(3)獲得冷卻效果最優(yōu)的噴嘴霧滴中徑范圍850-950μm;(4)圍繞目標(biāo)棒的第一、.二層燃料棒束熱功率對其溫升起主要作用,最外層燃料棒對目標(biāo)棒已無影響。(5)獲得保守的噴淋流量密度擴(kuò)大系數(shù),并應(yīng)用于17×17燃料組件,發(fā)現(xiàn)燃料棒的最高溫度均能穩(wěn)定于溫度限值附近或足低于溫度限值,且大部分燃料棒能夠得到較充分的冷卻,最高溫度低于安全限值。
【圖文】：

圖２－１，在本實(shí)驗(yàn)中，，燃料棒束圍護(hù)擋板主體結(jié)構(gòu)采用逡逑不銹鋼板加工成型，不銹鋼擋板的三面開設(shè)有機(jī)玻璃視窗

２．１試驗(yàn)段設(shè)計(jì)逡逑試驗(yàn)使用５ｘ５電加熱棒束模擬局部乏燃料組件，并選用合適電加熱功率模逡逑擬乏燃料棒的衰變熱。如圖２－１，在本實(shí)驗(yàn)中，燃料棒束圍護(hù)擋板主體結(jié)構(gòu)采用逡逑不銹鋼板加工成型，不銹鋼擋板的三面開設(shè)有機(jī)玻璃視窗。金屬擋板外部鋪設(shè)了逡逑材質(zhì)為硅酸鋁纖維的保溫層，阻隔熱量的流失，使實(shí)驗(yàn)條件更為貼近實(shí)際情況。逡逑在不銹鋼圍護(hù)的側(cè)壁底部開有直徑１５ｍｍ的疏水口，底部排水管的作用為：１）逡逑在棒束加熱情況下，排水孔連通實(shí)驗(yàn)室水坑，試驗(yàn)中未蒸發(fā)的噴淋水會(huì)及時(shí)沿排逡逑水孔流出試驗(yàn)段，以此模擬乏燃料水池意外排空，無法再次集水淹沒乏燃料組件逡逑的事故工況；２）在棒束不加熱情況下，排水孔連接儲(chǔ)水箱，收集噴淋水。逡逑８＇邋ｌｉｉｉｌ逡逑：逡逑ｉ邋ｈ逡逑＿邋！ｐｉ逡逑ｉ邋ｐ邋？邋ｉ＾逡逑，ｌｌｌｌｌｌＢ逡逑圖２－１試驗(yàn)段設(shè)計(jì)圖逡逑
【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】：2018
【分類號】：TL24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2624967