21世紀(jì)初,國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)將功率為300MWe以下的反應(yīng)堆定義為小型堆,與大型堆相比小型反應(yīng)堆建造周期短,初始投資也比較小,能夠進(jìn)行模塊化建設(shè)。隨著各國(guó)大力發(fā)展小型輕水堆核電項(xiàng)目,考慮到嚴(yán)重事故下堆芯喪失冷卻劑的冷卻,鋯合金與高溫水蒸汽發(fā)生反應(yīng)生成氫氣釋放到安全殼內(nèi),氫氣燃燒或爆炸產(chǎn)生的熱及壓力載荷會(huì)威脅到安全殼的完整性,導(dǎo)致放射性向環(huán)境與公眾泄漏,故小型堆安全殼氫氣控制技術(shù)的研究也就成為不可忽視的問(wèn)題。本文首先調(diào)研了國(guó)內(nèi)外小型堆及其專設(shè)安全設(shè)施,然后通過(guò)分析國(guó)際上成熟的氫氣控制方案,對(duì)比氫氣點(diǎn)火器、氫氣復(fù)合器、混合、惰化、抽真空等方案的優(yōu)缺點(diǎn),提出針對(duì)小型堆合理可行的氫氣控制方案——事故預(yù)惰化與氫氣復(fù)合器聯(lián)合使用來(lái)控制氫氣風(fēng)險(xiǎn)。隨后根據(jù)此方案設(shè)計(jì)了相應(yīng)的氫氣控制系統(tǒng),系統(tǒng)由安全殼惰化系統(tǒng)和氫氣復(fù)合系統(tǒng)組成,本文對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的布置、組成、功能做了詳細(xì)的設(shè)計(jì),并對(duì)各系統(tǒng)之間的連接與系統(tǒng)運(yùn)行流程做了詳細(xì)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了安全殼惰化系統(tǒng)的容量論證計(jì)算,得出系統(tǒng)需要氮?dú)赓|(zhì)量�？紤]事故工況下水的輻照分解會(huì)產(chǎn)生氫氣及氧氣破壞惰化氛圍,對(duì)氫氣復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行了容量論證計(jì)算,得出其具有長(zhǎng)期消除輻照分解產(chǎn)生氫氣和氧氣的能力。最后,建立了小型堆核電廠嚴(yán)重事故分析程序模型,對(duì)安全殼內(nèi)發(fā)生失水事故進(jìn)行了研究,并計(jì)算得出了氫氣源項(xiàng),水蒸汽源項(xiàng),等熱力學(xué)參數(shù)。利用GASFLOW程序?qū)錃饪刂葡到y(tǒng)的有效性進(jìn)行了CFD分析。研究表明:計(jì)算過(guò)程中安全殼穹頂區(qū)域氫氣體積分?jǐn)?shù)高于安全殼內(nèi)其他區(qū)域;由于小型堆體積較小,內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密,氫氣易積存在狹小通道內(nèi),使局部通道內(nèi)氫氣濃度升高;預(yù)惰化降低了安全殼內(nèi)氧氣濃度,有效的控制了上部空間和局部氫氣濃度較高區(qū)域發(fā)生火焰加速和燃爆轉(zhuǎn)變的可能;氫氣復(fù)合器對(duì)大量氫氣集中情況的緩解效果有限;非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)具有降低安全殼內(nèi)水蒸汽質(zhì)量和氣體溫度的作用。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL364

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2823010