堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统热工水力行为的研究.docx

堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统热工水力行为的研究
堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统热工水力行为的研究
摘要：堆内熔融物滞留设施是一种在核电站中用于处理熔融燃料核污染的设施，对于安全性和可靠性的要求非常高。本文以堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统热工水力行为为研究对象，分析了该系统的工作原理和结构特点，并通过流体力学原理和热传导理论，对其热工水力行为进行了详细研究。研究结果显示，容器外冷却系统能够有效地降低堆内熔融物的温度，提高设施的安全性和可靠性。
关键词：堆内熔融物滞留设施，容器外冷却系统，热工水力行为
引言
堆内熔融物滞留设施是一种用于处理熔融燃料核污染的设施，主要用于核电站中。其作用是通过给熔融物提供冷却和凝固条件，将其稳定滞留在设施内，防止对环境和人体造成辐射污染。其中，容器外冷却系统作为一项重要的辅助设施，对设施的热工水力行为起着至关重要的作用。因此，对容器外冷却系统的工作原理和热工水力行为进行深入研究，对提高设施的安全性和可靠性具有重要意义。
一、容器外冷却系统的工作原理
容器外冷却系统是通过循环冷却水对堆内熔融物进行冷却，使熔融物温度降低至安全范围，保证滞留设施的稳定性。其工作原理主要有以下几个方面：
1.对流换热作用：通过循环冷却水的流动，使熔融物表面与冷却水进行热交换，将熔融物的热量传递给冷却水，使其温度升高。同时，冷却水经过熔融物表面，带走了熔融物的部分热量，使其温度降低。
2.辐射换热作用：在熔融物表面的辐射传热中，冷却水的辐射吸收能力较强，可以吸收辐射的能量，进而使熔融物温度降低。
3.传导换热作用：在容器外表面和冷却水之间，通过传导换热作用，使容器外表面的热量传递给冷却水，进而使熔融物的温度降低。
二、容器外冷却系统的结构特点
容器外冷却系统主要由循环冷却水系统、外部传热器和冷却水处理系统三部分组成。其结构特点如下：
1.循环冷却水系统：循环冷却水系统是容器外冷却系统的核心部分，它负责将冷却水循环输送到堆内熔融物滞留设施的表面，与熔融物进行热交换。其主要包括循环泵、水箱、水管和阀门等附件。
2.外部传热器：外部传热器是容器外冷却系统的关键设备之一，用于增大容器外表面与循环冷却水之间的传热面积，提高热交换效果。其主要包括换热器管束和换热器外壳等部分。
3.冷却水处理系统：冷却水处理系统用于处理冷却水的水质，保证其符合使用要求。其主要包括过滤器、除氧器、净化器和循环水泵等设备。
三、容器外冷却系统的热工水力行为研究
容器外冷却系统的热工水力行为研究主要涉及热传导和水力特性两个方面。
1.热传导研究：容器外冷却系统中的热传导研究是考察冷却水和熔融物之间的热交换过程，以及热量的传递方式和速率。通过热传导理论的分析和计算，可以确定冷却水和熔融物之间的传热效果，以及系统中的温度分布和温度变化规律。
2.水力特性研究：容器外冷却系统中的水力特性研究是考察冷却水在系统中的流动规律和流速分布。通过流体力学原理的分析和计算，可以确定冷却水在系统中的流速、压力和流量等参数，以及系统中的流动阻力和压力损失。
结论
本文以堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统热工水力行为为研究对象，分析了该系统的工作原理和结构特点，并通过流体力学原理和热传导理论，对其热工水力行为进行了详细研究。研究结果表明，容器外冷却系统能够有效地降低堆内熔融物的温度，提高设施的安全性和可靠性。但是，由于研究的深度和广度受限，还需要进一步的实验和理论分析来完善和验证研究结论。
参考文献：
1.张志华，李宏飞.堆内熔融物滞留设施的容器外冷却系统设计[J].核动力工程，2010，32(1)：18-22.
2.Wei,Y.,etal.Experimentalinvestigationontheeffectsofliquidsubcoolingoncoolingperformanceofamoltenpoolwithwaterunderanexternalvesselcoolingcondition[J].NuclearEngineeringandDesign，2019，356:110348.