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池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为研究

孙洪平 邓坚 罗跃建 张明 许幼幼 武小莉 刘丽莉 陈冲 秋穗正 苏光辉

孙洪平, 邓坚, 罗跃建, 张明, 许幼幼, 武小莉, 刘丽莉, 陈冲, 秋穗正, 苏光辉. 池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 100-108. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0100
引用本文: 孙洪平, 邓坚, 罗跃建, 张明, 许幼幼, 武小莉, 刘丽莉, 陈冲, 秋穗正, 苏光辉. 池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 100-108. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0100
Sun Hongping, Den Jian, Luo Yuejian, Zhang Ming, Xu Youyou, Wu Xiaoli, Liu Lili, Chen Chong, Qiu Suizheng, Su Guanghui. Research on Aerosol Behavior of Combustion Products under Sodium Pool Fire Accident[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 100-108. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0100
Citation: Sun Hongping, Den Jian, Luo Yuejian, Zhang Ming, Xu Youyou, Wu Xiaoli, Liu Lili, Chen Chong, Qiu Suizheng, Su Guanghui. Research on Aerosol Behavior of Combustion Products under Sodium Pool Fire Accident[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 100-108. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0100

池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0100
详细信息
    作者简介:

    孙洪平(1991—),男,工程师,博士研究生,现主要从事核反应堆热工水力及安全分析研究,E-mail: 420001189@qq.com

  • 中图分类号: TL334

Research on Aerosol Behavior of Combustion Products under Sodium Pool Fire Accident

  • 摘要: 在钠冷快堆的安全评估中,分析钠泄露导致的池式钠火事故下燃烧产物的气溶胶行为尤为重要。本文采用将池式钠火燃烧模型与气溶胶动力学模型耦合的方式,开发了池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为分析程序REBAC-SFR,基于该程序模拟了SAPFIRE-D1和ABCOVE池式钠火实验,并与实验数据进行了对比。结果表明,本文开发的程序具有良好的可靠性和正确性,可为钠工艺间内池式钠火事故下燃烧产物气溶胶行为分析研究提供理论工具。

     

  • 图  1  程序计算流程图

    Figure  1.  Program Calculation Flow Chart

    图  2  氧气体积份额计算值与实验值的对比

    Figure  2.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Oxygen Volume Fraction

    图  3  钠池表面温度计算值与实验值的对比

    Figure  3.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Sodium Pool Surface Temperature

    图  4  燃烧室气体温度计算值与实验值的对比

    Figure  4.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Combustion Chamber Gas Temperature

    图  5  混凝土墙壁温度计算值与实验值的对比

    Figure  5.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Concrete Wall Temperature

    图  6  REBAC-SFR计算值与实验值的对比

    Figure  6.  Comparison of Calculated and Experimental Values of REBAC-SFR

    图  7  悬浮气溶胶浓度计算值与实验值的对比

    Figure  7.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Suspended Aerosol Concentration

    图  8  悬浮气溶胶质量中值直径的计算值与实验值对比

    Figure  8.  Comparison of Calculated and Experimental Values of Median Particle Diameter of Suspended Aerosol

    表  1  SAPFIRE-D1实验条件

    Table  1.   Experimental Conditions of SAPFIRE-D1

    参数名参数值
    燃烧舱室体积/m373.4
    壁面面积/m2104
    燃烧锅面积/m22.25
    钠注入总量/kg550
    舱室初始压力/Pa104364
    气体与壁面初始温度/℃55
    燃烧锅初始温度/℃55
    燃烧舱室氧气体积浓度/%21
    钠注入时间/min3.5
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    表  2  AB1、AB2实验条件

    Table  2.   Experimental Conditions of AB1 and AB2

    实验参数参数值
    AB1AB2
    气体平均温度/K299.65293.65
    容器内平均压力/kPa125128
    氧气体积浓度/%19.820.9
    钠注入总质量/kg875.15875.15
    燃烧面积/m24.44.4
    燃烧时间/s36003600
    蒸汽注入时间段/s960~4560
    蒸汽注入速率/(kg·s−1)0.019
    “—”——无此项
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    表  3  ABCOVE实验中气溶胶动力学参数设置

    Table  3.   Aerosol Kinetic Parameter Settings in ABCOVE Experiment

    气溶胶参数参数值
    AB1AB2
    气溶胶密度/(g·cm−3)2.422.50
    几何标准差2.02.0
    质量中值直径/μm0.50.5
    动力学形状因子1.01.0
    颗粒滑移修正因子1.371.37
    扩散边界层厚度/m1×10−51×10−5
    气体与颗粒热导率之比0.050.05
    颗粒黏附系数1.01.0
    湍流能量耗散率/(m−2·s−3)0.0010.001
    凝聚形状因子1.01.0
    热适应系数1.01.0
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    表  4  悬浮气溶胶沉积质量计算值与实验值的对比 kg

    Table  4.   Comparison of Calculated and Experimental Values of Suspended Aerosol Deposition Mass kg

    位置AB1实验AB2实验
    计算值实验值计算值实验值
    容器穹顶0.020.200.1940.18
    圆柱筒体0.221.320.201.20
    容器底部16.6017.6017.7018.80
    内部构件19.7020.7917.5018.45
    总计36.5039.9135.4038.63
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-10
  • 修回日期:  2021-11-02
  • 刊出日期:  2022-10-12

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