【摘要】：近年來,小型堆以其模塊化、高靈活性的特點,在核能領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。小型模塊堆的種類繁多,其中NuScale作為一種設(shè)計較為成熟的輕水堆具有廣闊的發(fā)展前景。正常運行情況下,NuScale安全殼浸沒在冷卻水池中,長期冷卻階段初期,安全殼內(nèi)余熱排出的效率與小型堆殼外水池內(nèi)的溫度場以及壁面附近的自然對流流速有著密切的關(guān)系,所以對于Nuscale小型堆安全殼這種特殊結(jié)構(gòu)形狀的發(fā)熱邊界產(chǎn)生的自然對流流動場的研究意義重大。本論文中用實驗以及數(shù)值模擬的方法對小型堆殼外水池自然循環(huán)進(jìn)行了瞬態(tài)研究。實驗臺架按照NuScale小型堆單模塊實際尺寸的1/20設(shè)計搭建,安全殼內(nèi)部沿圓周均勻布置四個加熱棒,用以模擬堆芯衰變余熱。實驗中使用了 45個熱電偶測點來測量關(guān)鍵位置的溫度,并使用粒子圖像測速法(PIV)來獲取殼外水池自然循環(huán)瞬態(tài)速度場,從而研究安全殼內(nèi)不同加熱功率和安全殼壁面不同溫度對冷卻水池內(nèi)瞬態(tài)速度場和溫度場的影響。本文使用FLUENT 15.0中標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,可實現(xiàn)的k-ε模型,SST模型以及DES模型對安全殼外冷卻水池內(nèi)的瞬態(tài)速度場和溫度場進(jìn)行模擬。實驗結(jié)果表明:安全殼側(cè)壁面附近流體向上流動,周圍低溫流體流向安全殼壁面方向進(jìn)行補充;安全殼穹頂上方流體向上流動;安全殼穹頂斜上方流體沿水平方向向水池壁面流動。安全殼外水池中形成熱分層現(xiàn)象。不同加熱功率和壁面溫度影響了溫度場上部高溫區(qū)域厚度。研究發(fā)現(xiàn)穹頂結(jié)構(gòu)會對安全殼壁面換熱產(chǎn)生很大影響,豎直壁面周圍流體的溫度梯度要高于穹頂周圍流體的溫度梯度。數(shù)值模擬結(jié)果表明:可實現(xiàn)的k-ε、模型的模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)符合得較好,隨著加熱時間的增加,殼外水池內(nèi)熱分層現(xiàn)象逐漸形成,流場逐漸穩(wěn)定,自然循環(huán)范圍逐漸縮小。
【圖文】：

第２章實驗裝置及實驗方法逡逑本實驗參考ＮｕＳｃａｌｅ鋼制安全殼以及冷卻水池外形繼而按線性縮比搭建實逡逑驗臺架。實驗臺架如圖２－１所示。逡逑２．１實驗裝置簡介逡逑本實驗為模擬小型堆ＮｕＳｃａｌｅ鋼制安全殼在反應(yīng)堆嚴(yán)重事故后，由于壓力逡逑容器的相應(yīng)閥門打開后［３２］，冷卻劑進(jìn)入壓力容器和安全殼之間真空部分，熱量逡逑通過對流向安全殼壁面?zhèn)鳠�，，再通過自然對流傳遞給水池。實驗主要探[偙諉駑義銜露�、闭唻苋馏t芏榷運嗇諶確植閬窒蠹壩噯擾懦瞿芰Φ撓跋�。辶x鮮笛樘芟低辰峁谷繽跡玻菜荊鍪笛樘苡桑錘鱟酉低徹鉤桑海傘㈠義鮮笛椴糠鄭保�、数舅W扇鞠低常桑桑傘⒊澠潘低常ê縹桑幀⒓尤紉約拔露擾″義現(xiàn)葡低場ｅ義希海卞危。危義希祝危掊危礤義希幔╁危猓╁危悖╁義賢跡玻卑踩珁浚鐐饉嗇Ｐ停幔╁澹危酰櫻悖幔歟迥Ｐ蛻杓脾齲猓┘蚧Ｐ停悖┦笛樘苠義希峰義

本文編號：2690654