水蒸气注入流量对压力容器内气体分布影响的数值研究

冯 雨 梁洋洋

（中国核电工程有限公司，中国 北京 100840）

0 引言

安全壳是防止裂变产物向环境泄漏的最后一道屏障，在核电站发生严重事故后，燃料包壳中的锆合金与高温高压的冷却剂反应， 下封头失效后的堆芯融熔物与安全壳底板混凝土相互作用（MCCI）等会产生大量氢气[1-2]。 当氢气在安全壳内不断积聚并达到一定浓度时，存在燃烧或燃爆的风险，对安全壳的完整性造成严重威胁[3]。因此，需要研发一套以壳内抽气取样，壳外测量的方式对严重事故后安全壳内氢气浓度进行实时监测的系统，为喷淋系统的启动时机提供参考。

为验证该系统的可用性和测量结果的准确性，需要设计能够提供严重事故后安全壳内气体氛围的测试装置，本文通过Fluent 建立了模型，对测试装置在运行过程中的不同的水蒸气产生流量对压力容器内气体分布影响进行了数值研究，并对计算结果进行了定性分析，该计算结果可以为测试装置的取样探头布置位置提供参考，也可以作为该系统未来实验测试研究的数据基础。

1 测试装置及组成

测试装置由压力容器、标气注入系统、抽真空系统、相关测量仪表及阀门组成，如图1 所示。压力容器是测试装置的核心设备， 压力容器的材质为不锈钢，外部包着厚度为100 mm， 材质为硅酸铝的保温棉[4]。实验测试研究步骤：第一步，通过抽真空系统对压力容器内气体进行抽真空；第二步，通过标气注入系统向压力容器内注入不同氢气浓度的氢气-氮气标气；……