【摘要】：堆芯熔融物堆內(nèi)滯留(IVR)策略是一種重要的嚴重事故緩解措施,目前已經(jīng)應用于AP600、AP1000等堆型。IVR策略的有效性關(guān)鍵在于保證反應堆壓力容器(RPV)外壁面的熱流密度低于對應位置處的臨界熱流密度(CHF)值。隨著新建反應堆堆功率的提升,堆芯熔化后RPV外壁面熱流密度增大,IVR的熱裕量可能會有所降低。因此,有必要研究RPV外壁面的CHF特征,設法提高RPV外壁面的CHF值。本文采用316不銹鋼材質(zhì)的平板作為加熱器,分別在常壓下進行下朝向壁面的池沸騰實驗研究和流動沸騰實驗研究,以模擬核電廠嚴重事故下IVR策略,并對提高下朝向壁面CHF值的方法進行實驗研究。池沸騰實驗中,主要研究了表面粗糙度、表面加工工藝、氧化鋁納米涂層對臨界熱流密度的影響,并對提高CHF的機理進行了討論;流動沸騰實驗中,主要研究了下朝向壁面處于不同傾斜角狀況下表面粗糙度對臨界熱流密度的影響,并分析了主回路流量和實驗段入口含氣率對下朝向壁面CHF的影響。實驗結(jié)果表明:本實驗能夠較好地模擬下朝向壁面的CHF。池沸騰實驗中,經(jīng)過噴砂工藝處理后,實驗板表面粗糙度得到了提高,CHF值也得到了提升,不同粗糙度的實驗板CHF提升效果不一樣,提升幅度為13%~21%,其中粗糙度(Ra)為2.4um的實驗薄板CHF值最高,達到了750kW/m2;對于同一表面粗糙度(Ra),采用噴砂工藝所形成的表面的CHF值比采用拉絲工藝所形成的表面的CHF值大;氧化鋁納米顆粒涂層表面的CHF增強了將近30%,經(jīng)分析得出納米涂層導致表面潤濕性得到了顯著增強,進而導致CHF增加。流動沸騰試驗中,表面粗糙化處理后的加熱板在各傾斜角度實驗中CHF值均有所提高,并且提升幅度隨著粗糙度的增加而增加,但是最大提升幅度僅為8.4%。此外,實驗還發(fā)現(xiàn),CHF值隨著主回路流量增大而增大,隨著實驗段入口含氣率減小而增大。
【圖文】：

圖 1-1 IVR 示意圖前提條件是一回路成功卸壓，在一回路成功卸壓足以下三條準則：物掉落至下封頭前，注水至需求標高。堆壓力容器下封頭內(nèi)的堆芯熔融物傳導到反應堆壓密度始終小于當?shù)氐呐R界熱流密度。容器下封頭壁面被堆芯熔融物熔化一部分后，其壁機械強度，以維持反應堆壓力容器的完整性。要在堆芯出口溫度達到 650℃時對一回路充分泄壓融物掉落至下封頭前，注水水位是能夠達到需求的。所以 IVR 的成功與否就在于能否通過沸騰過當?shù)貙嶋H熱流密度小于對應位置處的臨界熱流密流密度可以應用嚴重事故分析程序計算得出，而對

沸騰實驗系統(tǒng)騰實驗系統(tǒng)流程如圖 2-1 所示。整個實驗裝置主要由預熱段、實驗段、門以及連接管道、測量系統(tǒng)等部分組成。本實驗所用冷卻劑為去離子離子水機（華南高科）制備，可儲存在去離子水箱內(nèi)。去離子水箱內(nèi)泵的驅(qū)動下到達位于實驗臺架三層平臺的上水箱，進入實驗主回路。水在循環(huán)主泵的驅(qū)動下流經(jīng)預熱器，在預熱器中被加熱到指定狀態(tài)后汽水混合，均勻混合后的汽水混合物進入本實驗的實驗段，實驗段中由直流電源提供功率加熱，，進行 CHF 實驗研究，去離子水在實驗段內(nèi)上水箱。上水箱頂部有蒸汽排管直接與大氣聯(lián)通，汽水混合物在上水蒸汽將直接排入大氣，分離后的水繼續(xù)在主回路內(nèi)進行循環(huán)。實驗裝旁通流量通過調(diào)節(jié)電動閥門 V-6 的開度來控制。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL364.4

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本文編號：2691464