[发明专利]安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统及方法

说明书

本发明提供一种安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统及方法，气溶胶配送系统向模拟容器内定量输送气溶胶，蒸汽供应系统向模拟容器内定量输送蒸汽，模拟容器、微通道结构和气溶胶浓度测量系统依次相连，模拟容器将气溶胶和蒸汽混合，并维持一定的温度和压力，以模拟严重事故下的安全壳内环境，微通道结构用于模拟安全壳缝隙环境，气溶胶和蒸汽混合所形成的混合气经微通道结构滞留后泄漏至气溶胶浓度测量系统中，气溶胶浓度测量系统用于检测混合气中的气溶胶浓度。本发明通过设计全新的安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统，能够重现严重事故工况下安全壳上气溶胶在微小缝隙中的滞留特性研究，为滞留特性模型研究提供基础。

技术领域

本发明具体涉及一种安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统及方法。

背景技术

安全壳是防止放射性物质泄漏到环境的最后一道屏障，保持安全壳完整性对于维护公众安全具有重要意义。因此，在核电站设计中采用了纵多防御措施来确保安全壳的完整性，以避免放射性物质的大量释放。然而，安全壳不可避免地存在一些缝隙(包括各类贯穿件、人员闸门、设备闸门、隔离阀和混凝土缝隙等)，一旦发生严重事故，安全壳内气体的压力和温度升高，在大压差的作用下，安全壳内气体将从这些缝隙泄漏到环境中。由于气体中混有大量的放射性气溶胶，因此这些气溶胶也可能随着气体从缝隙泄漏出来，对工作人员及环境造成危害。目前在进行事故源项分析时，假定放射性气溶胶的释放量等于泄漏出来的气体的量与安全壳内气溶胶浓度的乘积，并未考虑气溶胶粒子在缝隙内的滞留现象。但相关研究表明安全壳缝隙会对气溶胶产生很强的滞留作用，大量的气溶胶会沉积在安全壳缝隙的内壁面上，沉积下来的气溶胶颗粒会作为一种“过滤网”继续增加缝隙对气溶胶的滞留作用，最后甚至会完全堵塞微通道(即在裂缝出口处无法检测的气溶胶颗粒)。这种机制的“过滤作用”是很明显的，有时缝隙出口处的气溶胶浓度与安全壳内气溶胶浓度甚至有着数量级上的差别，因此目前源项分析中放射性气溶胶释放量的估算是过于保守的。

目前，世界范围内对微通道内气溶胶粒子的滞留作用进行了一些实验研究，大部分研究所模拟的热工环境均为低温低压状态，与真实事故后安全壳的高温高压高湿的环境不符合，同时无法考虑安全壳内泄漏的高湿气体在微通道结构中的冷凝，因此研究成果无法应用于工程实践中；少部分实验研究考虑了事故后安全壳内高温高压高湿的热工环境，但这些实验未能实现热工条件的精确控制和气溶胶浓度的精确测量，不利于缝隙内气溶胶滞留效率理论模型的开发。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统，可准确模拟及测量安全壳各种工况下气溶胶在微小缝隙中滞留效果，同时，还相应提供一种安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统，包括：

气溶胶配送系统、蒸汽供应系统、模拟容器、微通道结构和气溶胶浓度测量系统，

所述气溶胶配送系统与模拟容器相连，用于向模拟容器内定量输送气溶胶，

所述蒸汽供应系统与模拟容器相连，用于向模拟容器内定量输送蒸汽，

所述模拟容器、微通道结构和气溶胶浓度测量系统依次相连，

所述模拟容器用于将气溶胶和蒸汽混合，并维持一定的温度和压力，以模拟严重事故下的安全壳内环境，

所述微通道结构用于模拟安全壳缝隙环境，气溶胶和蒸汽混合所形成的第一混合气经微通道结构滞留后泄漏至气溶胶浓度测量系统中，

所述气溶胶浓度测量系统用于检测经微通道结构滞留后的第一混合气中的气溶胶浓度。