面向壓水堆有障礙物氫氣燃燒實驗裝置設計與數值模擬研究.pdf

1、反應堆發(fā)生嚴重事故時可能產生大量的氫氣，氫氣在一定條件下可能發(fā)生燃燒甚至爆炸，嚴重威脅安全殼的完整性。繼美國三里島核事故之后，日本福島核事故再次證明氫氣燃爆會造成嚴重的后果。為了達到核電主管部門提出的力爭實現從設計上實際消除大量放射性物質釋放的可能性目標，有進一步開展反應堆三維氫氣安全分析并開發(fā)適用于三維氫氣安全分析的有障礙物氫氣燃燒模型的迫切需求。因此，本文開展了有障礙物氫氣燃燒實驗裝置設計與數值模擬研究，旨在進一步認識有障礙物條件下

2、的氫氣燃燒行為，并為有障礙物氫氣燃燒分析模型的開發(fā)提供數據支持。
　　氫氣燃燒實驗裝置設計是數值模擬及后續(xù)實驗研究的基礎，本文首先進行了有障礙物氫氣燃燒實驗裝置的初步設計。實驗裝置主要由安全罐、實驗管段、氣體供應系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、點火設備、高速攝像機、數據采集系統(tǒng)及其他輔助設備構成。安全罐與實驗管段是氫氣燃燒反應的場所，氣體預混罐是反應氣體的混合場所。安全罐為臥式封閉結構，用于開展低濃度氫氣燃燒實驗。實驗管段為半封閉管道結構，管

3、道內布置不同結構的障礙物，用于研究障礙物對氫氣燃燒特性的影響。安全罐與實驗管段內均布置有傳感器，用于測量氫氣燃燒壓力、溫度及火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>　　基于實驗裝置設計開展了氫氣燃燒數值模擬研究。結果表明，半開口管道內，障礙物會加速火焰?zhèn)鞑ィa生更大的燃燒壓力;障礙物布置的數量越多或其阻塞率越大，氫氣燃燒壓力越大，火焰加速越快;障礙物間距為1.5倍管道內徑時，火焰速度及燃燒壓力達到最大值;在阻塞率相同情況下，圓形障礙物比半圓形障礙物更有利