安注箱氮气对IRWST注射工况的影响分析

郭东海

摘要

本文主要分析安注箱排空后，其内部氮气注射对IRWST注射管路的影响。文章采用三维两相流瞬态分析方法（VOF）对安注箱注入后氮气流动的情况进行了仿真。分析表明以往布置下，安注流体无法完全排出管内气体，但通过工程改进，可有效消除气栓影响，消除了工程风险，本文将对以上现象进行详细分析。

关键词：两相流；高点集气；数值模拟

The influence of gas injection after accumulator actuation is analyzed in this article. 3-D VOF transient analysis model and 2-D Flowmaster steady state model is chosen to simulate this phenomenon. The result shows that preliminary layout cant avoid gas during LOCA condition， and the recent design will eliminate the accumulation the gas at high point of the pipe during large LOCA.

KEY WORDS： two-phase gas accumulation numerical simulation

1.前言

在AP1000型非能动核电厂中，非能动堆芯冷却系统（PXS）作为非能动专设安全设施的重要组成部分，承担了控制反应性、导出堆芯衰变热以及保证一回路水装量的重要功能。PXS系统包含了安注箱（ACC）、堆芯补水箱（CMT）、安全壳内置式换料水箱（IRWST）和非能动余热排出热交换器（PRHR）等重要设备。其中ACC、CMT和IRWST在事故后，都是通过压力容器直接注入管嘴（DVI）将内部的冷却水注入到堆芯。

LOCA事件后，CMT、ACC和IRWST的投入運行先后顺序随LOCA尺寸的变化而变化。安注箱内有硼水，并用一定压力的氮气覆盖从而在LOCA事故后提供快速注射。以往的分析中，一般只分析到安注箱排空为止，对于排空后氮气注入后的研究也集中在降温后的氮气注入堆芯对堆芯造成的影响。但是考虑到非能动安全注射的特性，即IRWST重力注射的驱动压头比较有限，设计上后续更改了安注箱管嘴与IRWST管嘴接入到DVI管嘴的顺序，目的是为了避免安注箱氮气进入DVI管道而形成气栓。气栓对流动的影响主要体现在气体无法排出管道后，会造成流体在管道内的实际流动面积小于设计的面积，从而导致实际流量小于设计的流量。……