严重事故下安全壳内氢气浓度场分布影响因素的初步研究.pdf

第28卷第1期核动力工程Vol.28.No.12007年2月NuclearPowerEngineeringFeb.2007文章编号：0258-0928(2007)01-0099-06严重事故下安全壳内氢气浓度场分布影响因素的初步研究肖建军周志伟经荥清（清华大学核能与新能源研究院北京100084）摘要：利用计算流体力学程序FLUENT和GASFLOW采用不同的湍流模型研究了核电站严重事故下氢气在安全壳内的传输与混合过程。计算结果表明FLUENT中的RNGk-ε模型能够较好的模拟氢气的质量扩散动量扩散和湍流脉动特征；FLUENT中的标准k-ε模型和GASFLOW中的k-ε模型能得到工程上可以接受的计算结果；而GASFLOW中代数模型未能较好地模拟氢气的质量扩散和动量扩散氢气的浓度场分布与其他模型的计算结果存在较大的差别。同时本文对混合气体中的水蒸汽浓度和气体的质量流速对安全壳内氢气浓度分布的影响进行了初步研究。研究表明破口气体的密度和流速是影响氢气浓度场的重要因素；混合气体密度越小、流速越大则有更大的浮力和初始动量作用于气体。湍流模型的选择和对浮力驱动的湍流射流的模拟是影响严重事故下氢气在安全壳内的分布模拟结果的重要因素。关键词：严重事故；氢气分布；安全壳中图分类号：TL364.4文献标识码：A1引言求解雷诺应力项。FLUENT模拟能够得到流场、轻水堆核电站严重事故下堆芯金属构件氧湍流和浓度场的详细输出结果。本文选择化及堆芯熔融物与混凝土反应会产生大量的氢气FLUENT中的标准k-ε模型标准k-ε模型和对安全壳的完整性产生严重威胁[1]。模拟严重事RNGk-ε模型对安全壳内氢气的浓度场分布进故下氢气在安全壳内传输与混合过程确定氢气行研究；利用非结构化网格求解方程。为了提高浓度场和流场分布可为氢气缓解设备的布置提求解的精度和降低数值扩散在求解过程中对压供可靠的依据。力项采取二阶迎风格式对其他项均采取具有三本文利用FLUENT和GASFLOW2.1程序中阶精度的QUICK格式。的几种不同的湍流模型对安全壳内氢气分布进行2.2GASFLOWGASFLOW是由德国卡尔斯鲁厄研究中心和了模拟并对计算结果进行了比较分析；同时对美国洛斯阿拉莫斯实验室共同开发的三维计算流混合气体中的水蒸汽浓度和破口处气体的质量流体力学程序[34]。它基于有限体积法来求解三维速对安全壳内氢气浓度分布的影响进行了研究。