【摘要】：核電產業(yè)的快速發(fā)展,產生了大量的乏燃料,乏燃料的有效儲存對核電廠的運行有著關鍵的影響。目前已經提出的非能動干式儲存技術已被證明是一種更加靈活、安全和經濟的儲存方式,具有很大的應用前景與研究價值。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構HI-STORM系統(tǒng)進行傳熱方面的研究,主要的研究內容與結果有:(1)針對該儲存罐體組成結構的特點,為合理簡化其幾何模型,本文提出把結構復雜的乏燃料組件進行等效多孔介質化的方法;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)對乏燃料組件進行流動特性的研究:用ANSYS Fluent CFD軟件選用標準κ-ε湍流模型,成功模擬出氦氣在格架單元內的流動,得出氦氣橫截面上的速度分布,發(fā)現(xiàn)速度分布與實際經驗吻合;擬合壓降與速度的關系式,獲得等效多孔介質區(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)對乏燃料組件進行傳熱特性的研究:建立二維對稱結構,選用離散坐標(DO)熱輻射模型,模擬乏燃料組件在橫截面上的溫度分布,結果表明,隨著溫度的升高,輻射傳熱對乏燃料組件內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熱系數(shù)的影響要大;擬合出等效多孔介質區(qū)域的徑向有效導熱系數(shù)與溫度的關系式;對于軸向的有效導熱系數(shù),本文用面積加權平均的方法獲得。(4)對乏燃料干式儲存系統(tǒng)進行傳熱方面的研究:建立1/8三維對稱結構,應用模擬得出的等效多孔介質的參數(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。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM623

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本文編號：2791040