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安全壳内放射性气溶胶输运特性模拟研究

田家铭 王跃社 李彪 邹琳

田家铭, 王跃社, 李彪, 邹琳. 安全壳内放射性气溶胶输运特性模拟研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 88-95. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0088
引用本文: 田家铭, 王跃社, 李彪, 邹琳. 安全壳内放射性气溶胶输运特性模拟研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 88-95. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0088
Tian Jiaming, Wang Yueshe, Li Biao, Zou Lin. Simulation Study on Transport Characteristics of Radioactive Aerosol in Containment[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 88-95. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0088
Citation: Tian Jiaming, Wang Yueshe, Li Biao, Zou Lin. Simulation Study on Transport Characteristics of Radioactive Aerosol in Containment[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 88-95. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0088

安全壳内放射性气溶胶输运特性模拟研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0088
基金项目: 国家自然科学基金项目(51576160)
详细信息
    作者简介:

    田家铭(1997—),女,博士研究生,现主要从事微尺度颗粒运动特性方面的研究,E-mail: tianjm@stu.xjtu.edu.cn

    通讯作者:

    王跃社,E-mail: wangys@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL914+.2

Simulation Study on Transport Characteristics of Radioactive Aerosol in Containment

  • 摘要: 为探明实际安全壳尺寸下严重事故中放射性气溶胶的输运特征,利用计算流体动力学和颗粒群平衡方程耦合,模拟了严重事故中放射性气溶胶在安全壳内的空间分布规律,并重点定量分析了不同聚并机制和沉积机制对于气溶胶输运过程的影响。结果表明,粒径小于0.1 μm的气溶胶颗粒的相互作用主要受布朗聚并影响,粒径大于10 μm的主要受湍流惯性聚并影响,粒径介于两者之间的受布朗聚并和湍流聚并(湍流惯性聚并和湍流剪切聚并)共同影响。对于沉积现象,粒径小于0.1 μm的气溶胶主要受布朗扩散沉积影响,粒径大于0.1 μm的主要受重力沉积影响。湍流聚并的平均聚并速度是布朗聚并速度的2.99倍,布朗扩散沉积的平均沉积速率是重力沉积的1.38倍。本研究为实际安全壳尺寸下放射性气溶胶去除技术的选取提供了解决思路。

     

  • 图  1  气溶胶输运模型验证

    Figure  1.  Aerosol Transport Model Validation

    图  2  安全壳整体几何结构

    Figure  2.  Overall Geometric Structure of Containment

    图  3  安全壳流体域网格及细节展示

    Figure  3.  Containment Fluid Domain Mesh and Detail

    图  4  网格无关性验证

    Figure  4.  Grid Independence Verification

    图  5  0.1 μm气溶胶1聚并核随气溶胶2粒径的变化

    Figure  5.  Variation of Coalescence Kernel of 0.1 μm Aerosol 1 with Aerosol 2 Size

    图  6  1 μm气溶胶1聚并核随气溶胶2粒径的变化

    Figure  6.  Variation of Coalescence Kernel of 1 μm Aerosol 1 with Aerosol 2 Size

    图  7  10 μm气溶胶1聚并核随气溶胶2粒径的变化

    Figure  7.  Variation of Coalescence Kernel of 10 μm Aerosol 1 with Aerosol 2 Size

    图  8  沉积核随粒径的变化

    Figure  8.  Variation of Deposition Kernel with Particle Size

    图  9  不同聚并机制下数浓度随时间的变化

    Figure  9.  Variation of Number Density with Time under Different Coalescence Mechanisms

    图  10  不同聚并机制下数浓度聚并速率随时间变化

    Figure  10.  Variation of Aerosol Number Density Coalescence Rate with Time under Different Coalescence Mechanisms

    图  11  不同沉积机制下数浓度随时间的变化

    Figure  11.  Variation of Number Density with Time under Different Deposition Mechanisms

    图  12  不同沉积机制下数浓度沉积速率随时间的变化

    Figure  12.  Variation of Number Density Deposition Rate with Time under Different Deposition Mechanisms

    图  13  安全壳内压力和温度随时间的变化

    Figure  13.  Changes of Pressure and Temperature in the Containment with Time

    图  14  安全壳内YZ平面上气溶胶体积分数随时间的分布变化     

    Figure  14.  Distribution of Aerosol Volume Fraction on YZ Plane in the Containment with Time

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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-26
  • 修回日期:  2024-01-09
  • 刊出日期:  2024-04-12

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