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重水堆密集化乏燃料干式贮存设施热工安全研究

徐珍 任冰 刘展 王喆 叶青 郭玮

徐珍, 任冰, 刘展, 王喆, 叶青, 郭玮. 重水堆密集化乏燃料干式贮存设施热工安全研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 181-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0181
引用本文: 徐珍, 任冰, 刘展, 王喆, 叶青, 郭玮. 重水堆密集化乏燃料干式贮存设施热工安全研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(2): 181-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0181
Xu Zhen, Ren Bing, Liu Zhan, Wang Zhe, Ye Qing, Guo Wei. Research on Thermal Safety of Intensive Spent Fuel Dry Storage Facility for Heavy Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 181-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0181
Citation: Xu Zhen, Ren Bing, Liu Zhan, Wang Zhe, Ye Qing, Guo Wei. Research on Thermal Safety of Intensive Spent Fuel Dry Storage Facility for Heavy Water Reactor[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(2): 181-188. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0181

重水堆密集化乏燃料干式贮存设施热工安全研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.02.0181
详细信息
    作者简介:

    徐 珍(1981—),女,硕士研究生,现主要从事核工程热工水力和安全分析工作,E-mail: xuzhen@snerdi.com.cn

  • 中图分类号: TL48

Research on Thermal Safety of Intensive Spent Fuel Dry Storage Facility for Heavy Water Reactor

  • 摘要: 为解决秦山第三核电有限公司(简称:秦三厂)计划延寿导致乏燃料增加、已有乏燃料干式贮存模块容量不足的问题,在原有的1~6号(QM-400)乏贮模块基础上,研发了密集化乏燃料干式贮存设施(M1型乏贮模块)。与QM-400乏贮模块相比,M1型乏贮模块贮存容量更大,能量密度更高。为论证M1型乏贮模块的热工安全性,采用RELAP5/MOD3程序,根据保守的初始假设条件建立其热工分析模型,对极端气候条件下模块正常运行和事故工况下各区域温度进行了计算,同时采用了三维流体计算流体力学(CFD)程序对RELAP5程序计算结果进行了验证,综合RELAP5程序和CFD程序的计算结果,论证了M1型乏贮模块的热工安全。

     

  • 图  1  QM-400乏贮模块平面图

    Figure  1.  Plan of QM-400 Spent Fuel Storage Module

    图  2  M1型乏贮模块平面图

    Figure  2.  Plan of M1 Spent Fuel Storage Module

    图  3  M1型乏贮模块RELAP5程序模拟区域

    Figure  3.  Simulation Area of RELAP5 Code for M1 Spent Fuel Storage Module

    图  4  M1型乏贮模块用于热工分析的立面图

    Qfuel—乏燃料棒束发热;Qgamma—γ射线发热;Qwall—侧墙传热;Qceiling—顶板传热;Qsolar—太阳光照热流;Qfloor—底板传热

    Figure  4.  Elevation of M1 Spent Fuel Storage Module for Thermal Analysis

    图  5  M1型乏贮模块内流体的RELAP5程序节点图

    ATMOSA—进口空气条件;ATMOSB—出口空气条件;ENTREE1~ENTREE10—10个进口;SORTIE1~SORTIE10—10个出口;INMOD—模拟除48个贮存筒以外的内部空间;VENTREE1~VENTRE10—10个进口与外界空气间所加的阀门;VSORTIE1~VSORTIE10—10个出口与外界空气间所加的阀门

    Figure  5.  Node Graph for RELAP5 Program of Fluid in M1 Spent Fuel Storage Module

    图  6  模拟M1型乏贮模块固体的RELAP5程序节点图

    Figure  6.  Node Graph for RELAP5 Program Simulating M1 Spent Fuel Storage Module

    图  7  事故工况CFD计算模型

    Figure  7.  Computation Model of CFD in Accident Conditions

    图  8  M1型乏贮模块夏天顶板内外表面最高温度

    Figure  8.  Maximum Temperature of Internal and External Surface of Top Slab of M1 Spent Fuel Storage Module in Summer

    图  9  M1型乏贮模块夏天混凝土侧墙内外壁面最高温度和贮存筒外壁面最高温度

    Figure  9.  Maximum Temperature of the Inner and Outer Walls of the Concrete Side Wall and the Maximum Temperature of the Outer Wall of the Storage Tank of M1 Spent Fuel Storage Module in Summer

    图  10  M1型乏贮模块冬天顶板内外表面最高温度

    Figure  10.  Maximum Temperature of Internal and External Surface of Top Slab of M1 Spent Fuel Storage Module in Winter

    图  11  M1型乏贮模块冬天混凝土侧墙内外壁面最高温度和贮存筒外壁面最高温度

    Figure  11.  Maximum Temperature of the Inner and Outer Walls of the Concrete Side Wall and the Maximum Temperature of the Outer Wall of the Storage Tank of M1 Spent Fuel Storage Module in Winter

    图  12  工况②中CFD计算M1型乏贮模块贮存筒和模块混凝土三维温度分布

    Figure  12.  CFD Calculation of Three-dimensional Temperature Distribution of M1 Spent Fuel Storage Module Storage Tank and Module Concrete in Condition ②

    图  13  工况③下CFD计算M1型乏贮模块贮存筒截面温度分布    

    Figure  13.  CFD Calculation of Temperature Distribution of M1 Spent Fuel Storage Module Storage Tank Cross Section in Condition ③

    表  1  M1型乏贮模块RELAP5程序热工分析结果汇总

    Table  1.   Results Summary of Thermal Analysis for M1 Spent Fuel Storage Module by RELAP5 Program

    温度正常运行一个进气口堵塞一侧进气口全部堵塞温度限值
    贮存筒最高温度/℃93.394.3103.6350(Q345R)
    混凝土最高温度/℃侧墙表面:80.7;
    顶板表面:86.1
    侧墙表面:81.6;
    顶板表面:89.9
    侧墙表面:90.2;
    顶板表面:94.7
    正常与预计运行事件(大部分区域)≤120;
    事故条件≤120
    燃料棒束最高温度/℃163.3164.3173.6300
    燃料篮最高温度/℃低于163.3低于164.3低于173.6425
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-01
  • 修回日期:  2021-07-17
  • 刊出日期:  2022-04-02

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