乏燃料干式贮存装置的热工模拟研究

摘要

乏燃料贮存罐是在乏燃料干法贮存中的重要设备，研究乏燃料储罐换热性能及温度分布对其设计及建造至关重要。本文针对田湾核电站一、二号机组产生的乏燃料组件干法贮存设施的设计和建造进行了概念设计、设备选用原则、安全设计准则的介绍，并对乏燃料干式贮存的主要工艺组成以及工艺流程及主要设备等进行了介绍，并针对乏燃料贮存模块以及贮存罐进行热工模拟计算。为简化计算将拆分为两个计算模型，贮存模块内自然对流计算模型和贮存罐内温度场计算模型。模拟计算贮存模块内自然对流模型的温度场，然后将贮存筒表面的最高温度作为贮存罐内温度场计算模型的热边界条件，从而模拟计算了贮存罐内部温度分布。
　　对乏燃料贮存罐 TN-24P使用 GAMBIT软件建立几何模型并划分网格，为简化计算，取贮存罐四分之一部分作为研究对象，定义计算区域及边界条件并使用 FLUENT软件进行模拟计算求解，并与相关文献进行对比。计算结果中温度变化趋势和文献模拟结果趋势一致，而通过分析贮存单元内峰值温度发现贮存模块可以顺利地将乏燃料棒产生的衰变热导出。最后将热工模拟的方法应用于田湾核电站乏燃料干式贮存工程设计的NUHOMS系统中，计算其在正常工况以及事故工况下的温度场分布，结果表明 NUHOMS系统能有效导出乏燃料衰变余热，并有足够的应急响应时间以处理事故工况。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 乏燃料的产生与干法贮存方式

1.2 温度对干法贮存安全的影响

1.3 国内外研究现状

1.4 选题意义及研究内容

第2章 乏燃料干式贮存的工程实践

2.1 重大关键设备选用原则

2.2 主要安全设计准则

2.3 工艺组成及工艺流程

2.4 主要工艺设备

2.5 本章小结

第3章 干式贮存模块及贮存罐热工数值模拟

3.1 概述

3.2 计算模型的简化与建立

3.3 网格划分及边界条件设置

3.4 边界条件与模型选择

3.5 网格无关性检验

3.6 结果收敛性判断

3.7 乏燃料贮存模块内计算模型结果分析

3.8 TN-24P型贮存罐计算结果分析

3.9 本课题改进方案

3.10 本章小结

第4章 NUHOMS系统热工分析

4.1 设计功能

4.2 热工设计准则

4.3 材料主要热工性能

4.4 计算模型

4.5 正常工况热工分析

4.6 事故工况热工分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录