[发明专利]后处理厂高放废液贮槽氢气爆炸事故释放源项估算方法

权利要求书

1.一种后处理厂高放废液贮槽氢气爆炸事故释放源项估算方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)，根据氢气浓度监测值判断是否可能发生爆炸；

步骤(2)，若可能发生爆炸，则计算冲击波超压，若不可能发生爆炸，则结束计算；

步骤(3)，根据冲击波超压判断贮槽完整性：若高放废液贮槽壁面承受的冲击波超压大于其设计压力，则认为贮槽破裂，否则认为贮槽完整，则结束计算；

步骤(4)，若贮槽被破坏，则计算爆炸后瞬间蒸发的高放废液质量，以及后续蒸发的高放废液质量，根据爆炸后瞬间蒸发的高放废液质量以及后续蒸发的高放废液质量，计算爆炸后瞬间释放至设备室的各核素的活度，以及后续释放至设备室的各核素的活度；

步骤(5)，根据爆炸后瞬间释放至设备室的各核素的活度，以及后续释放至设备室的各核素的活度，计算爆炸后瞬间从设备室释放至外界环境的各核素的活度，以及后续从设备室释放至外界环境的各核素的活度；

所述步骤(2)的冲击波超压的计算方法为：

步骤(a)，计算火焰表面积A_f，m²：根据点火的位置以及贮槽内表面积A_in确定火焰表面积，点火位置包括贮槽壁面或贮槽中心；

步骤(b)，计算爆炸云半径R_cl，m：

R_cl＝0.5V^0.3；

其中V为贮槽体积，m³

步骤(c)，使用公式(1)计算冲击波超压p；

式中：

F₁、F₂是与氢气浓度相关的参数；

β₁、β₂是与氢气状态及贮槽内障碍物相关的参数；

A_V为泄压面积，m²；

L为贮槽特征长度，m。

2.根据权利要求1所述的后处理厂高放废液贮槽氢气爆炸事故释放源项估算方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体方法为：

根据高放废液贮槽氢气浓度监测值c_H2判断是否会发生氢气爆炸，假设爆炸极限上限为爆炸极限下限为若则认为可能发生氢气爆炸，否则认为不可能发生爆炸。

3.根据权利要求1所述的后处理厂高放废液贮槽氢气爆炸事故释放源项估算方法，其特征在于，所述步骤(4)计算爆炸后瞬间蒸发的高放废液质量的具体方法包括：

步骤(a)使用公式(2)计算设备室压力对应的高放废液饱和温度；

式中：

T_W为高放废液某一压力下对应的饱和温度，K；

P₀为设备室压力，Pa；

A、B、C为常数，当高放废液温度大于483K时，A、B、C的值分别为17.65216、5204.082、32.5，当高放废液温度小于或等于483K时，A、B、C的值分别为16.37379、3876.659、-43.42；

步骤(b)使用公式(3)计算爆炸后瞬间蒸发的高放废液质量：

式中：

M_evap为爆炸后瞬间蒸发的高放废液质量，kg；

C_{p_HLLW}为高放废液比热容，J/(kg·K)；

T为高放废液温度，K；

H_{fg_HLLW}为高放废液汽化潜热，J/kg。

4.根据权利要求1所述的后处理厂高放废液贮槽氢气爆炸事故释放源项估算方法，其特征在于，所述步骤(4)计算后续蒸发的高放废液质量的具体方法包括：步骤(a)，根据公式(4)计算高放废液的饱和压力

p_w＝1000×exp(A-B/(T+C))， 公式(4)

式中：T为高放废液温度，K；A、B、C均为常数，当高放废液温度大于483K时，A、B、C的值分别为17.65216、5204.082、32.5；当高放废液温度小于或等于483K时，A、B、C的值分别为16.37379、3876.659、-43.42；

步骤(b)，根据公式(5)计算高放废液蒸发速率：

式中：

M_W为高放废液蒸发速率，kg/s；

D为高放废液扩散系数，m²/s；

P₀为设备室压力，Pa；

R_W为高放废液蒸汽的气体常数，m²/(s·K)；

h为设备室高度，m；

S为设备室地面面积，m²；

步骤(c)，用步骤(b)中计算的蒸发速率乘以蒸发时间即后续蒸发的高放废液质量，爆炸事故一旦发生，如果贮槽破损高放废液就会洒落至设备室地面，所以事故开始的时刻即为蒸发开始的时刻，蒸发时间取事故持续时间。