CNSC-24乏燃料干法贮运容器热工安全分析

摘要

随着核电站的建设与发展，核电站卸出的乏燃料数量也将随之而迅速增加。预计2020年我国核电站乏燃料累积存量将超过7500吨，考虑在堆乏燃料贮存水池的接收能力后，还存在近800吨铀的离堆贮存能力缺口。
　　干法贮存技术在国际上已经有了成熟的发展，并且在美、法等国有了广泛的应用。相比湿法技术路线，干法技术有着更安全，更节能，操作更简便的优点与贮存密度较低的缺点。在干井室、金属容器、混凝土容器三种主流干法贮存技术分支路线中，金属容器技术可以设计为运输与贮存双重功能，需要最少的运行工艺流程。在目前国内乏燃料运输容器的研究基础上，本文作者所在企业正在研发CNSC-24乏燃料贮运容器，以满足我国乏燃料组件离堆贮存的需求。
　　本文调研了国外干法贮存设备设施的热工安全分析的CFD工具及应用经验。整理列出了乏燃料运输与贮存容器热工安全相关的国内外相关法规条文，形成了具体模拟工况条件。结合CNSC-24乏燃料贮运容器的设计特性，确定了容器的主要部件工作温度限值，可作为设计安全性的定量判断依据。
　　使用ICEM软件进行模型网格划分，CFX软件进行多种工况传热模拟。计算需要论证在正常运输与贮存情况下，容器能够维持其主要功能部件的温度在设计限值以内，保证其安全功能；在运输火烧事故条件下，容器能够在800℃的高温环境中依靠其设计热惯性保持其安全功能30分钟；在贮存掩埋事故条件下，容器能够在绝热环境中依靠其设计热惯性维持各部件的安全功能3天，之后需要实施缓解手段才能保证安全。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 干式贮存需求

1.2 技术发展特点

1.3 国外设计实践

1.4 课题目标及内容

第2章 评估内容

2.1 相关法规

2.2 分析工况

2.3 本章小结

第3章 CNSC-24容器结构与功能

3.1 装载内容物

3.2 容器本体

3.3 部件功能与许用温度

3.4 本章小结

第4章 数值计算模型

4.1 分析工具

4.2 计算域

4.3 网格质量

4.4 衰变热与太阳辐射

4.5 边界条件

4.6 湍流模型与边界层

4.7 自然循环的浮升力模型

4.8 热辐射模型

4.9 材料热物性

4.10 迭代设置

4.11 本章小结

第5章 数值计算结果

5.1 网格无关性

5.2 收敛性判断

5.3 乏燃料贮运容器分析结果

5.4 安全评价

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢