高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于DPM方法的安全壳内气溶胶输运特性初步研究

王雨晴 翁炎运 倪木一 邓理邻 谭怡 张明昊

王雨晴, 翁炎运, 倪木一, 邓理邻, 谭怡, 张明昊. 基于DPM方法的安全壳内气溶胶输运特性初步研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 290-296. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0290
引用本文: 王雨晴, 翁炎运, 倪木一, 邓理邻, 谭怡, 张明昊. 基于DPM方法的安全壳内气溶胶输运特性初步研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(6): 290-296. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0290
Wang Yuqing, Weng Yanyun, Ni Muyi, Deng Lilin, Tan Yi, Zhang Minghao. A Preliminary Study on Aerosol Transport Characteristics in Containment Based on DPM Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 290-296. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0290
Citation: Wang Yuqing, Weng Yanyun, Ni Muyi, Deng Lilin, Tan Yi, Zhang Minghao. A Preliminary Study on Aerosol Transport Characteristics in Containment Based on DPM Method[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(6): 290-296. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0290

基于DPM方法的安全壳内气溶胶输运特性初步研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.06.0290
基金项目: 核反应堆系统设计技术重点实验室基金(HT-KFKT-24-2021008);南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)资助项目(SML2023SP224);广东省重点研发项目(2021B0101250002)
详细信息
    作者简介:

    王雨晴(1997—),女,博士研究生,现主要从事铅铋快堆放射性源项研究,E-mail: wangyq289@mail2.sysu.edu.cn

    通讯作者:

    倪木一,E-mail: nimuyi@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: TL33

A Preliminary Study on Aerosol Transport Characteristics in Containment Based on DPM Method

  • 摘要: 核电厂在正常运行和发生严重事故时,气溶胶是放射性物质的主要泄漏途径。本文基于流体仿真软件FLUENT中欧拉-拉格朗日方法的离散相模型(DPM),针对铅基堆安全壳内气溶胶输运特性开展数值模拟研究。模拟结果显示静止流场中气溶胶小粒径颗粒受布朗力的驱动在不同壁面的沉降数量分布较均匀;大粒径颗粒受重力的驱动在不同壁面的沉降数量分布不均匀。同时,以PHEBUS FP T0实验的沉降阶段作为基准工况,验证了模型方法在安全壳环境下的适用性与准确性。最后,基于安全壳的二维轴对称简化模型,模拟了反应堆正常运行工况下从堆芯表面到安全壳中的气溶胶迁移和沉降过程。研究发现,在正常运行工况下,粒径0.1 μm的气溶胶会随流线进行大范围的迁移并在安全壳上壁面和竖直壁面的交界附近被捕获,粒径3 μm和10 μm的气溶胶会滞留在安全壳下壁面附近或沉降到安全壳下壁面。基于本模型研究得到的初步结论,可为后续开展的气溶胶受力分析实验和安全壳内气溶胶迁移实验提供参考。

     

  • 图  1  不同粒径气溶胶颗粒的数量衰减曲线

    Figure  1.  Number Attenuation Curves of Aerosol Particles with Different Particle Sizes

    图  2  PHEBUS FP实验装置简化图[11]以及流体域三维实体模型

    Figure  2.  Simplified Diagram of PHEBUS FP Experimental Device and Fluid Field 3D Computational Model

    图  3  安全壳模拟体中的各参数分布云图[1]

    Figure  3.  Distribution Nephogram of Parameters in Containment Simulator

    图  4  不同粒径气溶胶的衰减曲线

    Figure  4.  Attenuation Curves of Aerosols with Different Particle Sizes

    图  5  正常工况下安全壳流体域模型图

    Figure  5.  Fluid Field Model of Containment under Normal Conditions

    图  6  正常工况下安全壳内不同粒径的气溶胶典型轨迹

    Figure  6.  Typical Trajectories of Aerosols with Different Particle Sizes in Containment under Normal Conditions

    表  1  PHEBUS FP例题定温壁面和沉降阶段流场参数[16]

    Table  1.   Constant Temperature Wall Surface and Flow Field Parameters during Settlement Stage of PHEBUS FP

    参数名 参数值
    安全壳模拟体壁面温度/K 383.15
    冷凝器冷段温度/K 347.15
    冷凝器热段温度/K 383.15
    地坑水表面温度/K 366.15
    平均压力/MPa 0.18
    平均温度/℃ 108
    相对湿度/% 60
    下载: 导出CSV
  • [1] 肖增光,孙雪霆,陈林林,等. 安全壳内气溶胶沉积试验的浓度测点设计[J]. 核安全,2017, 16(1): 82-85,94.
    [2] 王雨晴,邓理邻,倪木一,等. 铅铋气溶胶动力学实验平台研制与初步参数测量[J]. 核动力工程,2024, 45(1): 178-185.
    [3] CLÉMENT B, CANTREL L, DUCROS G, et al. State of the art report on iodine chemistry[Z]. Le Seine Saint-Germain: Organisation for Economic Co-Operation and Development, 2007.
    [4] 李应治. 池式水洗条件下气溶胶去除特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2022.
    [5] 田家铭,王跃社,李彪,等. 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.
    [6] 彭红花,涂传火,王帅,等. 放射性气溶胶测量腔室内颗粒输运沉积模拟研究[J]. 核技术,2018, 41(11): 5-11.
    [7] HASTE T, PAYOT F, BOTTOMLEY P D W. Transport and deposition in the Phébus FP circuit[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 61: 102-121. doi: 10.1016/j.anucene.2012.10.032
    [8] MARCH P, SIMONDI-TEISSEIRE B. Overview of the facility and experiments performed in Phébus FP[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 61: 11-22. doi: 10.1016/j.anucene.2013.03.040
    [9] CLÉMENT B, ZEYEN R. The objectives of the Phébus FP experimental programme and main findings[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 61: 4-10. doi: 10.1016/j.anucene.2013.03.037
    [10] CLÉMENT B, HANNIET-GIRAULT N, REPETTO G, et al. LWR severe accident simulation: synthesis of the results and interpretation of the first Phebus FP experiment FPT0[J]. Nuclear Engineering and Design, 2003, 226(1): 5-82. doi: 10.1016/S0029-5493(03)00157-2
    [11] GYENES G, AMMIRABILE L. Containment analysis on the PHEBUS FPT-0, FPT-1 and FPT-2 experiments[J]. Nuclear Engineering and Design, 2011, 241(3): 854-864. doi: 10.1016/j.nucengdes.2010.12.007
    [12] SCHWARZ M, HACHE G, VON DER HARDT P. PHEBUS FP: a severe accident research programme for current and advanced light water reactors[J]. Nuclear Engineering and Design, 1999, 187(1): 47-69. doi: 10.1016/S0029-5493(98)00257-X
    [13] DEHBI A. Tracking aerosols in large volumes with the help of CFD[C]//12th International Conference on Nuclear Engineering. Arlington: ASME, 2004: 853-860.
    [14] 王福军. 计算流体动力学分析: CFD软件原理与应用[M]. 北京: 清华大学出版社,2004: 78.
    [15] DEHBI A. Assessment of a new fluent model for particle dispersion in turbulent flows[C]//Workshop on Benchmarking of CFD Codes for Application to Nuclear Reactor Safety (CFD4NRS). Garching: Nuclear Energy Agency of the OECD (NEA), 2006: 703-720.
    [16] LAURIE M, MARCH P, SIMONDI-TEISSEIRE B, et al. Containment behaviour in Phébus FP[J]. Annals of Nuclear Energy, 2013, 60: 15-27. doi: 10.1016/j.anucene.2013.03.032
    [17] JONES A V, ZEYEN R, SANGIORGI M. Circuit and containment aspects of PHÉBUS experiments FPT0 and FPT1[EB/OL].(2015-10-20) [2021-03-15]. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc.
    [18] 江舸航. 安全壳内气溶胶的去除实验研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学,2023.
  • 加载中
图(6) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  22
  • HTML全文浏览量:  3
  • PDF下载量:  4
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-05
  • 修回日期:  2024-09-03
  • 刊出日期:  2024-12-17

目录

    /

    返回文章
    返回