压水堆低衰变功率乏燃料棒冷却用最小喷淋流量的实验研究

摘要

福岛事故以后，乏燃料水池的安全性受到越来越多的重视。AP1000首次在乏燃料水池增设了喷淋冷却系统，应对超设计基准事故情况下乏池水意外排空、乏燃料组件裸露的情况，依靠喷淋水的吸热蒸发带走乏燃料组件的衰变热，维持包壳温度在安全限制内。乏燃料棒直径小、高度高，冷却效果受衰变热、喷淋流量、喷淋角度及颗粒度等诸多因素的影响。此外，喷淋冷却涉及到蒸发、相变、汽液逆流等现象，物理过程非常复杂，现阶段难以通过模拟计算得到可信的结果。因此，有必要对喷淋冷却的影响因素开展实验研究，为核电厂乏燃料水池喷淋系统的设计提供技术依据。
　　本文建立了一套乏燃料水池喷淋冷却实验装置，并对其喷淋效果进行了研究。实验用5×5电加热棒束模拟核电厂乏燃料水池中的一组乏燃料棒，改变加热功率（现阶段仅限于低衰变功率），得到不同功率水平下维持包壳温度在300℃的最小喷淋流量。此外，改变喷嘴型号获得不同喷淋水颗粒度，探究不同喷淋颗粒度对乏燃料水池喷淋冷却效果的影响。实验结果表明，喷淋水颗粒度对于最小喷淋流量有较大影响。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 国外研究现状

1．3 国内研究现状

1．3．1 乏燃料池式严重事故现象与事故等级分析

1．3．2 单根燃料棒喷淋冷却效果的研究

1．3．3 AP1000乏燃料水池喷淋布置的研究

1．4 本文研究内容与创新点

第2章 实验方案

2．1 实验回路

2．2 燃料棒束设计

2．2．1 密封结构

2．2．2 定位格架

2．2．3 透明围护

2．2．4 燃料棒束结构图

2．3 给水与净化系统

2．4 内壁温测量方案

2．5 数据采集系统

2．6 温度测量装置及不确定度分析

2．7 最小喷淋流量的实验方法

2．8 实验工况

第3章 实验结果与分析

3．1 无喷淋状态下冷却效果的研究

3．1．1 无需喷淋冷却工况的研究

3．1．2 最小喷淋流量的初步选定

3．2 低功率最小喷淋流量的研究

3．2．1 加热功率100W，最小喷淋流量0.538m3／h，大颗粒度

3．2．2 加热功率125W，最小喷淋流量0.59 m3／h，大颗粒度

3．2．3 加热功率150W，最小喷淋流量0.64 m3／h，大颗粒度

3．3 加热功率150W，颗粒度对冷却效果的研究

第4章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及其他成果

致谢