【摘要】：乏燃料經(jīng)過一段時間的燃燒,到達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,其衰變的同時會釋放熱量,被稱為衰變熱。這些熱量必須及時移出,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,放射性物質外泄。福島核事故之后,乏燃料水池的安全問題備受關注。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機組均在乏燃料廠房內(nèi)部設計增添噴淋冷卻系統(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)冷卻水的儲存量,想要即保證乏燃料安全又能節(jié)省水量,延長冷卻時間,選取最小的噴淋流量密度極為關鍵。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驗研究,建造5×5燃料棒束噴淋冷卻試驗臺架以及17×17棒束水量分配試驗臺架。噴淋冷卻試驗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;水量分配試驗獲得了噴淋流量密度的保守擴大系數(shù),并分析17×17棒束的流量分配和溫度分布。實驗數(shù)據(jù)和研究結果可為乏燃料噴淋系統(tǒng)的設計提供支持和依據(jù)。主要結論包括:(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。(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棒已無影響。(5)獲得保守的噴淋流量密度擴大系數(shù),并應用于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，在本實驗中，，燃料棒束圍護擋板主體結構采用逡逑不銹鋼板加工成型，不銹鋼擋板的三面開設有機玻璃視窗

２．１試驗段設計逡逑試驗使用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，在本實驗中，燃料棒束圍護擋板主體結構采用逡逑不銹鋼板加工成型，不銹鋼擋板的三面開設有機玻璃視窗。金屬擋板外部鋪設了逡逑材質為硅酸鋁纖維的保溫層，阻隔熱量的流失，使實驗條件更為貼近實際情況。逡逑在不銹鋼圍護的側壁底部開有直徑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，排水孔連通實驗室水坑，試驗中未蒸發(fā)的噴淋水會及時沿排逡逑水孔流出試驗段，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，排水孔連接儲水箱，收集噴淋水。逡逑８＇邋ｌｉｉｉｌ逡逑：逡逑ｉ邋ｈ逡逑＿邋�。穑殄义希殄澹疱�？邋ｉ＾逡逑，ｌｌｌｌｌｌＢ逡逑圖２－１試驗段設計圖逡逑
【學位授予單位】：華北電力大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TL24

【參考文獻】

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本文編號：2624967