乏燃料水池内流动与传热数值分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文乏燃料水池内流动与传热数值分析硕士研究生：叶水祥指导教师：曾和义教授学位级别：工学硕士学科、专业：核能科学与工程所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2011年12月27日论文答辩日期：2012年3月19日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngNumericalSimulationoftheFlowandHeatTransferCharacteristicswithinSpentFuelPo

2、olCandidate:YeShuixiangSupervisor:Prof.ZengHeyiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:NuclearPowerScienceandEngineeringDateofSubmission:December27,2011DateofOralExamination:March19,2012University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工

3、作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程

4、大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日乏燃料水池内流动与传热数值分析摘要乏燃料从反应堆卸出后还具有较大的剩余衰变功率而被贮存在乏燃料水池中冷却。现在，核电站多采用高密度贮存法

5、贮存更多的乏燃料。随着热负荷的增加，十分有必要对乏燃料水池内的热工水力特性进行分析。本文将以三维计算流体软件FLUENT为工具，对大亚湾乏燃料水池进行建模分析。针对乏燃料水池自由面与空气处的传热现象，采用了等效传热系数法处理。本文分析了乏燃料冷却系统进水管道在水池中位置的不同布置及贮存格架之间距离对乏燃料冷却效果的影响。此外对乏燃料水池工作在衰变功率、外部主冷却系统丧失等异常工况下，水池内的流动与传热进行了分析。结果表明：对于不同的主冷却系统进水口布置方案，乏燃料池内均存在明显的自然循环。自然循环促进了池内的流动与传热，有利于将乏燃

6、料衰变热导出水池。冷却管道布置在水池底部时，池水温度和贮存格架表面温度都比冷却系统进水口布置在中部和顶部时低，因此冷却管道布置在水池底部的方案优于其它布置方案。当进一步减小乏燃料贮存格架之间的距离时，贮存格架表面的温度升高较快，水池内的自然循环能力有所下降。在衰变功率异常工况下时，水池内温度分布更加不均匀，自然循环更加强烈。乏燃料冷却系统工作在正常工况和异常工况下，均能安全的导出乏燃料剩余衰变热。针对主冷却系统失效异常工况，考查了时间步长对计算结果的影响。结果表明以1秒作为瞬态计算时间步长时，已足够捕捉池水热工水力快速变化特征。在丧

7、失主冷却系统5000秒以后，水池内部建立起稳定的自然循环流动状态；在主冷却系统失效11小时后，池水平均温度达到乏燃料水池管理规范限值80℃，因此操作人员必须在11小时内采取有效措施以阻止池水沸腾，防止酿成严重后果。本文所获得的研究成果可为核电厂乏燃料贮存水池的设计，优化和运行管理提供指导，具有重要的工程意义。关键词：乏燃料贮存水池；自然循环；数值计算；热工水力乏燃料水池内流动与传热数值分析ABSTRACTThespentfuelrodsunloadedfromreactorhavemassivedecayheatandaretemp

8、orarilystoredinthespentfuelstoragepool.Undertheheatloadincrease,itisnecessarytoinvestigatethethermal-hydraulicinthesp