舰船核动力装置非能动余热排出系统运行特性.pdf

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1、第34豢第7期2012年7月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．34，No．7Jul．，2012舰船核动力装置非能动余热排出系统运行特性彭军，于雷(海军工程大学，湖北武汉430033)摘要：用RELAP5／MOD3．2安全分析程序对某型舰船核动力装置非能动余热排出系统进行数学建模，并用实际装置的试验结果进行校核验证。重点分析了自然循环工况下蒸汽发生器u型管内冷却刺倒流特性对非能动余热排出系统运行特性的影响。结果表明：舰船核动力装置发生全部电源丧失事故时，蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统能正常投入运

2、行，但蒸汽发生器u型管内冷却剂会发生倒流，降低了一回路主系统的自然循环能力。关键词：非能动余热排出系统；蒸汽发生器；自然循环；RELAP5／MOD3．2中图分类号：TL364文献标识码：A文章编号：1672-7649(2012)07-0064-04doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2012．07．013ResearchonthepassiveresidualheatremovalsystemoperatingcharacteristicofmarinenuclearpowerplantPENGJun．YUL

3、ei(NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Thispapersimulatethepassiveresidualheatremovalsystem(PRHRS)ofatypeofmarinenuclearpowerplantwithRELAP5／MOD3．2code，whichwasverifiedthetestresultsbytheactualdevice．Analysesthereverseflowcharacteristicintheinverte

4、dU-tubesofthesteamgenerator(SG)undernamralcirculation．Theresultsshowthatwhenmarinenuclearpowerplantlossofoffsitepower，thePRHRSofthesecondarysideofsteamgeneratorstartup，butthecoolantmayreverseflowintheinvertedU—tubesofthesteamgenerator(SG)，whichreducethenatumlcirculati

5、oninprimaryloopsystemheatremovalability．Keywords：passiveresidualheatremovalsystem；steamgenerator；naturalcirculation；RELAP5／MOD3．20引言日本福岛核电站受严重自然灾害的影响，发生了全厂电源丧失事故，由于没有非能动余热排出系统，反应堆堆芯衰变热无法正常排出，导致燃料元件过热熔化，造成了严重的核事故。增设了非能动余热排出系统的核动力装置可保证系统在失去电力供应的情况下，不依赖任何外部动力，利用多个回路的自然循环

6、，及时带走反应堆的衰变热，保障反应堆安全。目前几乎所有新型核动力装置设计中，均考虑采用非能动余热排出系统，如APl000、WWERl000、EPPl000等。由于受到空问与重量限制，加上海洋环境的影响，舰船核动力装置非能动余热排出系统设计理念及运行特性与陆基核动力装置存在一定的差异，对舰船核动力装置非能动余热排出系统运行特性进行详细研究意义重大。非能动余热排出系统自然循环特性主要基于两相流的流动与换热理论，尤其是需要建立适用于自然循环运行特性分析的数学模型。通常可选用的程序有：ATHLET、RETRAN02、CATHARE和REL

7、AP5等，目前认为，RELAP5／MOD3．2是比较适合此类问题分析的热工水力估算程序¨11。本文用RELAP5／MOD3．2安全分析程序对某型舰船核动力装置非能动余热排出系统进行数学建模收稿日期：2011-06-16；修回日期：201l—09—15作者简介：彭军(1982-)，男，硕士研究生，工程师，从事核安全分析工作。第7期彭军，等：舰船核动力装置非能动余热排出系统运行特性·65·与理论计算，采用一种对蒸汽发生器U型传热管按不同长度分类的新方法进行建模，用以模拟自然循环工况下U型管内可能存在的冷却剂倒流现象，并与试验结果进行校

8、核验证。对该型舰船核动力装置非能动余热排出系统的运行特性进行分析研究，并得到研究结论。1系统数学建模1．1系统基本组成某型舰船核动力装置蒸汽发生器二次侧非能动余热排出系统的原理简图(单侧环路)如图1所示。系统主要由堆芯、稳压器、主泵、蒸汽发生器、非