1、2022-8-17第10讲CFD在核电工程中的应用第第10讲讲CFD在核电工程在核电工程中的应用中的应用第10讲CFD在核电工程中的应用核事故的严重性核事故的严重性由于反应堆融化造成的核事故。Three Mile Island,USA,1979Chernobyl,SU,1986Fukushima,Japan,2011第10讲CFD在核电工程中的应用3核能安全研究的重要性核能安全研究的重要性p 能源需求及环境压力大力发展核电p目前我国是全球核电在建规模最大的国家p最近，日本福岛核泄漏事故已在全球造成恐慌p核电安全已成为国家安全和社会稳定的重要组成部分第10讲CFD在核电工程中的应用先进反应堆的安
2、全系统先进反应堆的安全系统p主要的问题是保证热流密度必须小于临界热通量CHF，以防核泄漏CHFp日本福岛核电站用的是强制冷却安全系统-第二代p先进反应堆用的是非能动安全系统-第三代或第三代+p 堆芯融化严重事故安全系统 主要机理是自然循环沸腾传热第10讲CFD在核电工程中的应用非能动核电安全系统非能动核电安全系统Example:AP1000 passive core cooling system第三代核电技术第10讲CFD在核电工程中的应用核岛及堆内流动的数值模拟与仿真核岛及堆内流动的数值模拟与仿真Simulation of spray experiments performed in TOS
3、QAN facility Facility located at IRSN Saclay Volume:7 m3,height:4.8 m Wall temperature controlled Test 101:depressurization testContainment Atmosphere Mixing(CAM)第10讲CFD在核电工程中的应用堆芯融化事故模拟堆芯融化事故模拟第10讲CFD在核电工程中的应用反应堆系统模拟反应堆系统模拟第10讲CFD在核电工程中的应用反应堆堆芯模拟反应堆堆芯模拟第10讲CFD在核电工程中的应用反应堆燃料棒温度场模拟反应堆燃料棒温度场模拟第10讲CFD在
4、核电工程中的应用核电蒸汽发生器数值模拟核电蒸汽发生器数值模拟第10讲CFD在核电工程中的应用核反应堆安全系统模拟核反应堆安全系统模拟第10讲CFD在核电工程中的应用核电站厂址建筑群大气环境模拟核电站厂址建筑群大气环境模拟第10讲CFD在核电工程中的应用核电厂址海湾流动模拟核电厂址海湾流动模拟第10讲CFD在核电工程中的应用核电站相关设备的数值模拟与仿真核电站相关设备的数值模拟与仿真第10讲CFD在核电工程中的应用核电站相关热力设备的流动优化第10讲CFD在核电工程中的应用核电站冷却塔模拟第10讲CFD在核电工程中的应用气泡多相流机理的实验研究气泡多相流机理的实验研究1 X.Y.Duan,S.C
5、.P.Cheung,G.H.Yeoh,J.Y.Tu,E.Krepper and D.Lucas,Gas-Liquid Flows in Medium and Large Vertical Pipes,Chemical Engineering Science,Vol.66,pp.872-883(2011).2 F.S.Qi,G.H.Yeoh,S.C.P.Cheung,J.Y.Tu,E.Krepper and D.Lucas,Classification of bubbles in vertical gas-liquid flow:Part 1 Experimental Data Analysis
6、,International Journal of Multiphase Flows,Vol.39,pp.121-134(2012).第10讲CFD在核电工程中的应用仿真模拟平台计算流体力学仿真模拟平台计算流体力学第10讲CFD在核电工程中的应用气泡动力学的基础理论研究气泡动力学的基础理论研究气泡剪切机气泡剪切机理理气泡合成机气泡合成机理理气泡破碎机气泡破碎机理理第10讲CFD在核电工程中的应用近期发表的代表性研究论文近期发表的代表性研究论文Classification of bubbles in vertical gas-liquid flow:Part 2-A model evaluati
7、on,International Journal of Multiphase Flows,Vol.39,pp.135-147(2012).Gas-Liquid Flows in Medium and Large Vertical Pipes,Chemical Engineering Science,Vol.66,pp:872-883(2011)Fundamental Consideration of Wall Heat Partition of Vertical Subcooled Boiling Flows,International Journal of Heat and Mass Tra
8、nsfer,Vol.51,pp.3840-3853(2008).Population balance modeling of bubbly flows considering the hydrodynamics and thermomechanical processes,AIChE Journal,54,1689-1710(2008).Bubble Departure Frequency in Forced Convective Subcooled Boiling Flow,International Journal of Heat and Mass Transfer,Vol.51,pp.6
9、268-6282(2008).On the Numerical Study of Isothermal Vertical Bubbly Flow using Two Population Balance Approaches,Chemical Engineering Science,Vol.62 4659 4674(2007).On the modelling of population balance in isothermal vertical bubbly flows average bubble number density approach,Chemical Engineering
10、and Processing,Vol.46,pp.742-756(2007).第10讲CFD在核电工程中的应用多相流计算和过冷沸腾研究专著和期刊多相流计算和过冷沸腾研究专著和期刊第10讲CFD在核电工程中的应用承担的国家自然科学基金项目承担的国家自然科学基金项目“纳米流体在先进反应堆安全系统中的基础理论研究纳米流体在先进反应堆安全系统中的基础理论研究”p纳米流体：临界热通量CHF提高200%p纳米流体有望成为先进反应堆安全系统理想的冷却介质p 纳米流体沸腾的机理非常复杂，具有很多特殊现象p 急需深入研究：传热机理+核电安全应用第10讲CFD在核电工程中的应用传热机理研究传热机理研究纳米颗粒沉积
11、改善表面润湿度沸腾前沸腾后纯水沸腾纳米流体沸腾第10讲CFD在核电工程中的应用国内外研究进展国内外研究进展纳米流体核电安全应用纳米流体核电安全应用MIT设计的纳米流体熔融堆芯冷却系统清华现有的IVR试验系统经简单改造后即可进行相关研究第10讲CFD在核电工程中的应用纳米流体在堆芯融化严重事故中的应用纳米流体在堆芯融化严重事故中的应用Storage tanks of nanoparticlesExp.rig in TsinghuaPossible application第10讲CFD在核电工程中的应用27核污染物的扩散及致病机理的预测核污染物的扩散及致病机理的预测研究基础研究基础：国家973计划项目和国家自然科学基金项目2022-8-17第10讲CFD在核电工程中的应用
