[发明专利]安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法

说明书

本发明公开了一种安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法，步骤如下：1、对安全壳及非能动安全壳空气冷却系统进行初始化；2、利用多节点安全壳程序计算事故过程中隔间与相邻安全壳壁面的换热以及隔间内热工水力状态；3、判断是否计算到最后的隔间，若是，到步骤5，否则到步骤4；4、计算安全壳壁面冷凝水传递过程，对下一个隔间进行步骤2计算；5、利用三维计算流体力学软件计算非能动安全壳空气冷却系统流动换热；6、计算安全壳壁面温度；7、重复步骤1至6，直到达到指定计算时间。本方法可以快速准确地计算非能动安全壳空气冷却系统的流动换热及其对安全壳热工水力状态的影响，对压水堆安全壳完整性分析具有重要意义。

技术领域

本发明属于核反应堆安全壳事故现象计算领域，具体涉及一种安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法。

背景技术

AP1000等第三代核电站的内部安全壳采用不锈钢材料，某些学者提出了在不锈钢安全壳外部设置了非能动安全壳空气冷却系统以在事故中冷却不锈钢安全壳，保持安全壳的完整性。

多节点安全壳程序已经广泛应用于事故中安全壳内隔间的热工水力计算，但无法计算不锈钢安全壳外部的非能动安全壳空气冷却系统。同时，非能动安全壳空气冷却系统的几何结构复杂，并且需要考虑金属壁面的辐射换热，利用多节点安全壳程序无法较好地模拟。因此，目前还没有较好的方法能够对非能动安全壳空气冷却系统的热工水力行为以及非能动安全壳空气冷却系统下安全壳的热工水力行为进行综合计算。

发明内容

为填补上述现有技术的研究空白，本发明提供了一种安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法，可以快速准确地计算核电厂事故中非能动安全壳空气冷却系统的流动换热及其对事故过程中安全壳内热工水力状态的影响，对核反应堆安全壳事故现象计算具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种安全壳与非能动安全壳空气冷却系统跨维度耦合分析方法，包括如下步骤：

步骤1：设定计算时间步长为Δτ，对安全壳内气体温度、气体压力、气体成分、安全壳壁面液膜厚度和安全壳壁面温度设置初始值；

步骤2：利用多节点安全壳程序计算事故过程中某隔间与相邻安全壳壁面的换热以及某隔间内热工水力状态，具体包括如下内容：

1)隔间与安全壳壁面之间为冷凝换热过程，基于隔间的气体温度和壁面温度计算得到时间步长结束时壁面吸收的热量和冷凝水量；

i.冷凝水量

M_CD——冷凝水量；

A——壁面面积；

H_CD——冷凝传热系数；

T_SG——隔间气体温度；

T_SW——壁面温度；

Δτ——时间步长；

ΔH——汽化潜热；

冷凝传热系数H_CD采用Uchida关系式进行计算：

ρ_vs——蒸汽密度；

ρ_vg——不凝气体密度；

ii.壁面吸收的热量

Q_CD＝M_CDΔH

Q_CD——壁面吸收的热量；