【摘要】：核電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,產(chǎn)生了大量的乏燃料,乏燃料的有效儲存對核電廠的運(yùn)行有著關(guān)鍵的影響。目前已經(jīng)提出的非能動干式儲存技術(shù)已被證明是一種更加靈活、安全和經(jīng)濟(jì)的儲存方式,具有很大的應(yīng)用前景與研究價值。本文采取數(shù)值模擬的研究方法,對典型的混凝土干式儲存罐體結(jié)構(gòu)HI-STORM系統(tǒng)進(jìn)行傳熱方面的研究,主要的研究內(nèi)容與結(jié)果有:(1)針對該儲存罐體組成結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),為合理簡化其幾何模型,本文提出把結(jié)構(gòu)復(fù)雜的乏燃料組件進(jìn)行等效多孔介質(zhì)化的方法;針對傳統(tǒng)傳熱模型存在的局限性,為建立更加準(zhǔn)確的數(shù)值模型,本文提出同時考慮輻射傳熱和自然循環(huán)對流對該干式儲存系統(tǒng)衰變余熱排除的影響。(2)對乏燃料組件進(jìn)行流動特性的研究:用ANSYS Fluent CFD軟件選用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型,成功模擬出氦氣在格架單元內(nèi)的流動,得出氦氣橫截面上的速度分布,發(fā)現(xiàn)速度分布與實際經(jīng)驗吻合;擬合壓降與速度的關(guān)系式,獲得等效多孔介質(zhì)區(qū)域的流動阻力公式,包括粘性阻力系數(shù)和慣性阻力系數(shù)。(3)對乏燃料組件進(jìn)行傳熱特性的研究:建立二維對稱結(jié)構(gòu),選用離散坐標(biāo)(DO)熱輻射模型,模擬乏燃料組件在橫截面上的溫度分布,結(jié)果表明,隨著溫度的升高,輻射傳熱對乏燃料組件內(nèi)部的溫度分布和傳熱的影響逐漸增大,且格架壁面溫度較衰變熱量對最高溫度和有效導(dǎo)熱系數(shù)的影響要大;擬合出等效多孔介質(zhì)區(qū)域的徑向有效導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系式;對于軸向的有效導(dǎo)熱系數(shù),本文用面積加權(quán)平均的方法獲得。(4)對乏燃料干式儲存系統(tǒng)進(jìn)行傳熱方面的研究:建立1/8三維對稱結(jié)構(gòu),應(yīng)用模擬得出的等效多孔介質(zhì)的參數(shù),采用DO熱輻射模型和κ-ωSST湍流模型,成功模擬出該干式儲存系統(tǒng)的傳熱機(jī)理;得到該系統(tǒng)溫度的軸向和徑向分布,包括MPC密閉容器、金屬格架和混凝土防護(hù)層等固體部件的溫度分布,同時得到氦氣和空氣的溫度場、速度場和壓力場;本文模擬得出的乏燃料最高溫度為280℃,低于允許的儲存溫度。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM623

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本文編號：2791040