独立的控制因素之一把需要测试的分析与ASTEC和MELCOR代码:FPT-0测试

文摘

积分可能是最重要的一个因素之一测试实验活动执行调查的发展严重的事故在轻水反应堆。在这些测试中,退化的压水式反应堆燃料束研究采用不同控制棒材料在强或弱氧化条件和燃耗的水平。从这些测试的结果,数值编码如ASTEC和MELCOR开发描述的进化一次严重的事故。终止后的实验因素之一,这两个代码被进一步扩大。因此,本工作的目的是重新分析第一个因素之一的测试(FPT-0)采用ASTEC和MELCOR版本更新,以确保新的改进了代码也允许更好地预测这些因素之一的测试。分析侧重于独立这个测试的控制方面,本文综述了主要热工水力学和呈现不同的敏感性分析结果进行气溶胶和裂变产物的行为。本文是一个系列出版物的一部分覆盖的四个因素之一执行测试采用固体压水式反应堆燃料包:FPT-0, FPT-1 FPT-2, FPT-3。

1。介绍

在过去的40年里,一些努力已经开展调查裂变产物的释放(FPs)从受损的核芯和他们的后续行为的主电路和控制系统在核电站严重事故(SA)序列(1,2]。不同的实验活动进行了调查特定现象或在两个或两个以上的耦合现象,尽管只有国际因素之一的实验项目致力于研究SA在不同阶段和方面,核心退化,FPs的运输,并通过主系统结构材料,最后他们释放到安全壳3]。这次实验活动进行的整体因素之一设施”辐射防护的研究所不吸烟者Surete远离核能”(IRSN)实验室Cadarache (F)。5积分进行了测试,调查的主要过程影响严重退化核燃料和控制棒,FPs的释放和控制材料,他们的运输通过反应堆冷却剂回路,及其沉积在安全壳气溶胶(4- - - - - -6]。不同燃料的燃耗的水平,控制棒材料,和热工水力学条件调查7]。因素之一的研究项目提供了一个全面的数据库,提高对各种现象的理解导致裂变产物的行为。此外,这些实验是最具代表性的积分情况,这样这个项目形成了一个有价值的验证数据库几个严重事故代码(8]。这FPT-0测试使用,在细节,一束新鲜的核燃料Ag-In-Cd控制棒,steam-rich条件下(9]。摘要,一个独立的控制分析的测试,采用最新的发布版本的两个最全球使用SA代码:ASTEC v.2.0修订3块3和MELCOR V2.1.6840。这两种积分码能够模拟一个SA的启动事件直到FPs控制外的释放。这项工作的目的是调查的主要参数影响内部的FPs行为遏制在四个主要阶段的测试(退化、气溶胶、洗涤和化学阶段)。不同以前的分析(full-plant或独立的容器)使用太复杂或太粗nodalizations [10- - - - - -15),不能抓住主要热工数据或气溶胶现象,或者用于full-plant分析。为此,三个不同的因素之一的空间nodalizations安全壳已经开发证明过于简单nodalizations不能模拟热工水力瞬态。最简单的模型由7控制卷(CVs), 12 (HSs)热结构,和7流路径(flp),而最复杂的一个由21 CVs, 33高速钢,32隔爆。这三个nodalizations一直保持尽可能简单的数量(如CVs和高速钢)允许类似的空间图式化也为完整的植物分析。这些nodalizations也最相同的方式开发的代码,但某些方面的不同建模方法都是利用与每个代码以获得最好的结果。本文是一个系列的一部分,出版物,覆盖4因素之一的测试执行与固体压水式反应堆燃料包:FPT-0, FPT-1 FPT-2, FPT-3。目的是为每个测试因素之一,写一份详细的论文,以强调和讨论的主要方面遏制行为在不同的测试条件。由于这个原因,这些文件将在最接近的方式遵循类似的策略。额外的纸也计划总结这四个工作的主要发现,提供在每个特定的影响也比较敏感参数调查每一个具体的测试。这五个文件,覆盖FPT-1测试已经发表(16]。观察期间在容器里的这些分析导致彻底的理解源项及其耦合热工数据与不饱和但冷凝atm。

2。因素之一设施

因素之一设施是缩减规模大小为5000:1的一个典型的法国900兆瓦级压水堆(压水式反应堆)。设备的原理示意图如图1(3]。第一个组件是司机核心及其冷却回路,封装在一个圆柱形的裹尸布。压水式反应堆的核心由燃料包,两个检测燃料棒和一个控制杆。不同燃料的燃耗水平和控制棒材料在每一个因素之一的测试研究。在这些测试中,司机核心是加热温度和辐照重现增长应该发生在失水事故(轨迹)和FPs积聚在正常操作。裹尸布的底部安装一条线注入蒸汽。不同注汽斜坡在每个测试分析了燃料在强或弱氧化条件下的行为。顶部的裹尸布,实验线(EL)传输蒸汽,不凝气体,FPs控制。EL被细分为三个部分:(我)第一部分,由铬镍铁合金- 600模拟压水式反应堆热腿;(2)第二部分,仍由铬镍铁合金- 600,模拟一个u形管SG型;(3)第三部分,由AISI 304 l,模拟一个压水式反应堆冷腿。

最后,EL进入安全壳的中心轨迹模拟冷站。

安全壳的总自由体积10米³,高约5米,内径约1.8米。容器有一个圆柱形状的水仓下部。水池里有一个身高0.6米,内径0.584米的繁殖代表大气水交换表面(17]。容器的顶部和底部部分关闭semi-ellipsoidal结构。容器壁的AISI 316 l,及其通过两个独立的温度控制系统,分别对池区和“圆柱”区。两个冷却回路的目的从气体分离池水温温度,并避免冷凝到防护墙。喷淋系统也插入密封区越低,直冲式FPs定居在容器底部的表面。喷雾几乎覆盖了整个材料的圆柱形容器的一部分,这是美联储只包含在水池里的水。

三个冷凝器顶部附加库模拟寒冷的反应堆建筑的结构。这些电容器的主要目的是允许传热的控制及蒸汽冷凝。每个冷凝器外部直径0.15米,高2.5米,并分为两个部分:0.782米的“干”部分和“湿”1.718的一部分。冷凝器的总表面积约为3.5 m²:2.4米²湿部,1.1²干燥部分。的内部温度两个冷凝器部分由两个独立的控制回路,只允许凝结在湿部。这个湿部也满环氧树脂漆,让有机碘的形成。更多细节的设备可以在最终报告中找到FPT-0测试(9]。

3所示。FPT-0测试和边界条件

因素之一FPT-0测试可以分为四个不同的阶段:(我)退化阶段,当司机的核心是加热允许逐步融化FPs的燃料和随后的释放。这个阶段从0开始和结束在18138年代。在于一个新鲜的压水式反应堆使用的燃料棒束辐照在很短时间内允许short-living FPs的形成,Ag-In-Cd控制棒。退化发生在强氧化气氛。(2)气溶胶阶段,容器保持在稳定的条件下,与司机核心(在20438年代)。这个阶段从20438年代开始,结束于86018年代。(3)清洗阶段,激活的容器内的喷雾,洗了FPs定居到椭圆底。油底壳内的FPs然后收集。这个阶段从111218年代开始,结束于112118年代。(iv)化学阶段。在这最后的阶段,不会发生冷凝和碘化学油底壳进行了分析。这个阶段从133718年代和433848年代结束开始,也就是说,直到终止测试。

在图2,控制总压和相对湿度(r.h.合著)的趋势在25000年代第一次FPT-0测试显示。FPT-0内部的数据提供最终报告(9不覆盖整个测试,r.h.合著的,稀缺的数据点也报道。在第一次25000年代,压力和相对湿度跟随蒸汽流量(图的进化3)。终止后的注蒸汽,压力(图4)保持几乎不变,直到40000年代,湿冷凝器的温度增加到383.15 K。这一增长持续到洗涤阶段准备活动的开始(88358年代)。这种行为包括在最初的减少船舶圆柱壁温,后跟一个后续增加,减少湿冷凝器和池壁的温度,和隔离容器椭圆底从主有机循环控制船圆柱墙温度(图5)。主要的有机循环是闭合电路中一个有机冷却剂流动。这些回路配备加热器和泵设置容器的壁温度根据测试计划。喷雾激活触发器突然控制总压和相对湿度降低。终止后的清洗阶段,椭圆底重新连接到主有机循环,湿冷凝器和池壁温度再次增加下列化学阶段。墙上的温度都作为边界条件。没有实验数据提供的总压和墙上的气温在9180000年代后)。在这最后阶段(化学阶段),只有相对湿度测量的三倍,在223718年代,310118年代和396518年代。据报道30%的相对湿度值为前两个测量,而31%的值显示在第三个。

注射两种主要发生在控制测试:蒸汽和H₂注射。底部的蒸汽注入燃料元件退化,但只有一小部分流动控制由于蒸汽和燃料的反应。H₂锆合金氧化反应产生的,但在目前,这种现象不是模拟,那么H₂质量流率作为边界条件施加以及蒸汽流量控制(图3)。在测试期间,一些树苗也进行分析控制大气的成分。

图6显示了平均大气温度在不同容器的高度,直到40000年代,而在图7大气温度在2.32只,直到200000年代因为没有数据报告提供了另一个高度。在图8,水池里的水的PH值进化的第一个200000年代测试报告。再次,数据提供PH值进化不覆盖整个测试。在图9,总冷凝率在潮湿的冷凝器,直到35000年代显示(无冷凝后发生时间)。最后,大气和油底壳剂量率报告演进到200000年代在图10。180000年代后,气氛和水池测量剂量率仅在277338年代,和值0.245 Gy / s(大气)和0.127 Gy / s(池)报道。更详细的描述测试可以发现FPT-0最终报告(9]。

4所示。编码工作

正如前面说的,两个码已经使用摘要:ASTEC v.2.0修订3块3和MELCOR V2.1.6840。代码都能够从初始事件模拟SA FPs控制外的释放。统括参数的方法,它们是基于空间域的细分为CVs连接通过隔爆。在每个简历申请液体和气体非平衡条件区。循环中提供的不同的CVs flp连接它们。介绍了一个简化的动量平衡方程对于每个隔爆,但仍然能够捕捉主系统内的主要环流现象或容器。两码还包括额外的包/模块与气溶胶/ FP夫妇热工计算。关于气溶胶和FP治疗显著差异存在的模型,数值方法,与热工和耦合,但这种差异将不会在本文讨论。

ASTEC联合开发的IRSN(法国)和GRS(德国)。代码分为不同的模块,但在目前的工作,只有注册会计师,IODE, SYSINT模块了。CPA模块处理容器热工数据和气溶胶行为,并分为三个子:你的热工水力学分析,法新社FP行为,FIPHOST FP运输容器(18]。IODE模块处理的碘和钌化学容器(19]。最后,SYSINT模块管理安全系统根据用户输入或工厂条件(20.]。具体信息在不同的模型在每个ASTEC模块可以实现代码手册中找到。

MELCOR是由桑迪亚国家实验室(美国)。代码被细分为不同的包,但是在目前的工作,只有控制功能(CF),控制体积水动力(CVH),执行(EXEC),流路径(FL)、热结构(HS),材料属性(MP), noncondensible气体(NCG),放射性核素(RN),容器喷雾(SPR),和表函数(TF)包被。CF和TF包处理表格(TF)和控制(CF)功能所需的正确激活其他模块。EXEC包管理的执行参数仿真时间步,开始和结束模拟时间,输出文件,等等。CVH和FL包模型冷却剂的热工水力学行为和不凝气体。HS包模型的结构不同的简历。议员和NCG包激活结构材料(MP)和不凝气体(NCG)所需的正确执行模拟。SPR包管理在安全壳厂房喷雾。最后,RN包模型气溶胶和水汽的行为在整个工厂,从释放受损燃料容器表面上的沉积。这个包还包含一个特定的模型来模拟在气态和液态碘行为阶段。 Specific information on the different models implemented in each MELCOR module can be found in the code manuals [21]。

5。Nodalizations和边界条件

三nodalizations空间开发了模拟控制行为在FPT-0测试。在图11,显示了三种空间模型的草图,和表1,2,3几何特性和初始边界条件用于这三个模型报道(9]。相同的总压力(195 kPa)和r.h.合著(49%)用于三种不同nodalizations。每个简历的大气和水池里的温度是根据数据来自传感器安装在不同的容器的高度,和墙上的温度是根据边界条件如图设置5。

第一个方案(M1)已经被用来显示nodalizations与多节点不能模拟热工瞬态和气溶胶FPT-0测试的行为。这个模型由6 CVs +一个模拟外部环境,7隔爆,12高速钢。

CVs圆柱形容器的主要部分切两个径向环,而简历模拟井(池)有一个独特的几何形状以避免太小气相当水位增加到约0.6米。太小了油底壳气态阶段可能导致计算时间步长减少以及异常终止妊娠,由于热工(CVs只装满水的不稳定不能模拟ASTEC [18])。为了避免这种情况,简历模拟油底壳的“进入”约0.4米到容器底部区域有足够的气体区域在任何情况下。水池里有一个初始水库存的100公斤,和气体的气氛充满了5.25%的O的混合物₂和94.75%的N₂在MELCOR FPT-0最终报告(报告),和ASTEC中常见的空气。这个小差异有一个微不足道的影响整体结果强调在接下来的FP敏感性分析部分。水池里的水PH值设置根据数据报告的FPT-0最终报告(9]。

7 flp连接不同的简历,而8高速钢模拟油底壳外墙(威诺娜州立大学),半椭圆底,和容器的顶部(WB1、W2T W4T),圆柱外壁(W3, W4),和三个冷凝器(干态和湿态)。剩下的四个高速钢是用来提供一个气溶胶沉降结构底部的C1, C2, C3和C4 CVs MELCOR建议的用户指南(21]。除了湿和干燥,所有这些高速钢模拟的实施外温度演变在时间根据(9),内部温度根据周围的CVs的热交换。特征长度(CLs)计算报告(1)(CL表示为在(1))。第一相关性是取自CPA理论手册(18)和压水式反应堆的桑迪亚nodalization报告包含(22仅从[],而第二个是22因为没有给出任何信息(18]。

特征长度的关系 相反,干态和湿态高速钢与内部温度变化的模拟时间根据(9)和外部温度条件的基础上他们的周围的CVs。干和湿高速钢的特征长度等于其外部直径(0.15米),因为这样的维度被发现能够预测一个冷凝率更接近实验使用的三种模式。这种差异是由于电影凝结模型实现的代码,不适合描述drop-wise凝结可能发生在冷凝器表面。在MELCOR, CL的问题面向垂直板式HS是仔细描述23]。作者建议设置CL价值等于板的实际长度,但与此同时,他们强调,这个解决方案不能将先天的扩展到其他商品的几何图形。即使在“CL价值”问题上详细调查类似表现在23)不是当前执行的工作,使用一个圆柱形的外径值与冷凝壁外表面可以MELCOR建议。ASTEC代码,类似的问题和解释也发现在10),提出了CL值约为0.01 - -0.02米,虽然在目前的分析,提供的值相同数量级太强冷凝率。相反,价值约0.15所示好冷凝率(见热工数据结果部分)。因此,使用CL价值等于外缸直径可以规范的建议。这个值也优势是一个“真正的”维度的冷凝器,冷凝器外直径。表1总结了CL值。

提出的解决方案在前面提到工作,本文强调这种冷凝器的特征长度仍然是一个悬而未决的问题,所以可能来源的用户对计算的影响。还需要进一步的研究才能得出一般准则的特征长度内墙上攀登设施。

介绍了附加隔爆和高速钢ASTEC MELCOR热工数据支持和气溶胶的计算。在这两个代码,额外的高速钢的底部CVs被添加到提供一个解决表面的建议(21]。这样的高速钢MELCOR计算没有影响,但在ASTEC他们改善整体气溶胶的结果。ASTEC,另外三个隔爆还补充道:一个模拟水排水包含湿冷凝器的简历到油底壳和另外两个模拟喷雾的喷射。MELCOR,添加两个额外的高速钢模拟排入水池里的水浓缩在潮湿的冷凝器表面。这种方法是由于不同的排水模型实现的两个码。ASTEC实现了一个简单的排水模型允许排放的水积累在底部的简历到另一个简历。相反,MELCOR只实现了一个模型来跟踪水流沿垂直高速钢(所谓的“电影追踪模式”),直到进入油底壳的水。在目前的工作,最后模型应用于模拟的“直接”运输冷凝水从冷凝器底部HS(湿)油底壳底部HS(威诺娜州立大学)。然而,这个模型已经不能用来模拟水从上游的直接运输带区最低,但只有水流沿垂直高速钢,虽然离开冷凝水的底部C3简历热工数据会导致不良的结果。

MELCOR,喷雾注射模拟大气连接与一个特定的包,而不是如ASTEC。主要的喷雾特性是相同的两个代码(表2),并添加了一个过滤器在两个代码块气溶胶在水池里的水。

蒸汽、H₂FP注射,以及不同的采样,被放置在C1简历(在所有的三个模型),及其斜坡根据数据报告的FPT-0最终报告(9]。整个FP注射模拟气溶胶的大众媒体直径(AMMD) m和几何标准差(德牧)为2.15。油底壳的剂量率在大气和演进基础上施加了FPT-0最终报告(报告的数据9]。

第二空间方案(M2)是一个更精致,这是部分能够繁殖FPT-0测试期间不同的现象发生。CVs 14 + 1的模型由外部环境,19隔爆和25高速钢。船的空间细分更加精炼,但船圆柱区域仍只分成了两个径向环。至于前面的M1方案,引入了额外的高速钢和FPs的模型来模拟喷雾喷射,冷凝水的排水湿冷凝器表面,并支持气溶胶和FPs计算。ASTEC,五flp图示:三个隔爆模拟排水水从底部包含湿冷凝器表面的简历进入油底壳,和其他两个模拟喷雾注入。MELCOR,水从上游排水HS (WET6)较低的高速钢(WET5和WET4)是正确模拟,但水从上面的直接运输带(C4)到油底壳仍然是模拟在M1。所有其他假设M1对M2也有效。

第三个方案(M3)是最复杂的,而且它能够正确地捕捉的主要现象发生在安全壳FPT-0测试。在这个模型中,该船圆柱区域分为三个径向环,它由CVs 21 + 1的外环境,32个隔爆,33高速钢。至于M1和M2方案,添加额外的隔爆和高速钢模拟喷雾喷射,冷凝水的排水湿冷凝器表面,并支持气溶胶和FPs的计算。这番言论为M1和M2也该模型有效。

6。热工数据结果

热工数据预测的正确性是主要的重要性,因为它的影响总体气溶胶和FPs的行为,尤其是在碘化学。

安全壳内的总压强进化图所示12,13,14。在退化阶段(图12),显示的最大差异总是低于0.005 MPa的代码,但是主要的差异开始出现在第二阶段。潮湿的冷凝器温度的增加从73°C到100°C是35000年代和90000年代之间的主要事件发生(图5)。这一行动导致总压强从约0.177 MPa提高到0.195 MPa(图13),但这两个编码不正确捕获这个增加,高估了在90000年代约为0.015 MPa总压强。这两个密码之间细微的差别存在的预测;因此,空间nodalization可能造成这种差距的原因。从90000年代到100000年代进行了不同的操作:墙上气温增加从100°C到130°C,湿冷凝器的温度下降到40°C,并遏制elliption底部被隔离的循环控制其温度。再次在此时间间隔,两码无法捕捉实验总压强的趋势,可能是由于不当的估计的影响,这些不同的行为。在实验过程中,容器温度升高似乎能够维护一个几乎恒定的压力在安全壳,即使潮湿的冷凝器温度开始下降。相反,在这两种编码,血管壁温度升高似乎不足以维持安全壳内病情稳定,因此总压强开始减少。这种差异是由于联合效应nodalization选择和执行的代码的能力。自相似差异显示的代码,应该常见原因背后,也就是说,nodalization。同时,初步分析与新代码的版本显示重要的区别ASTEC和MELCOR代码(24]。此外,不精确的信息报道FPT-0最终报告(9在这个时间窗口。在隔离期间(从90938年代到112418年代),没有提供墙底部温度数据温度演化;因此恒温(100°C)是那么认为。肯定这种假设引入了一个不可忽视的用户对计算的影响,但是这种策略缺乏实验数据的力量。

在洗涤阶段到140000年代,总压强计算趋势同意实验,但最大误差约0.01 MPa仍然存在(图14)。后期以下化学阶段(140000年代)后又开始出现一些差异,导致总压强过高的估计约为0.01 MPa在MELCOR ASTEC和0.02 MPa。没有实验数据提供了进入175000年代后FPT-0最终报告(9]。类似的差异显示在气溶胶和化学阶段可能是因为类似的操作都是在这两个阶段中执行(湿式冷凝器温度增加)。

大气温度在退化阶段演进为2.32米,3.0米和4.02米的数据所示15,16,17,分别。在ASTEC 2.32米和3.0米,最大误差约2°C所示,在4.02,增加到4°C的错误。这些价值几乎比得上那些从其他先例不同作者的作品(12,13]。相反,在MELCOR 2.32米和3.0米,最大误差为3.5 4°C所示,在4.02时,误差减少到约1.5°C。

在接下来的阶段,温度实验数据仅在2.32米(提供数字18)。ASTEC展示了不错的结果,除了从111000年代到115000年代,当温度降低到90°C。在其他阶段,最大误差不超过2.5°C。相反,MELCOR预测很差的结果,尤其是在100000年代的大气温度是低估了大约10°C。穷人MELCOR代码所示结果推到一个彻底的灵敏度分析,提出了在接下来的热工数据敏感性分析部分。

在图19相对湿度(r.h.合著)进化在退化阶段报告。一些实验数据点提供,但足以凸显的进化中相对湿度变化的蒸汽注入。MELCOR,大气温度主要是低估了,所以相对湿度略高于实验值报告,虽然得到的值与实验结果相吻合,尤其是采用M2和M3模型。ASTEC,大气温度主要为M1模型低估和高估了剩下的两个模型。相对湿度的预测似乎不受这些不同的预测,以及类似的相对湿度值显示在第一次测试的35000年代。这个结果可能是由于代码的效果,因为没有物理原因可以找到解释。最大误差约10%是在20500年代。这种差异是相当高的,不能认为是完全可以接受的,但也应该注意到它显示不到2000年代。

在洗涤阶段只有两个实验提供了相对湿度(图数据点20.)。在这种情况下,缺乏实验数据不允许一个谨慎的估计结果代码。相反,在化学阶段,四个实验数据点。ASTEC显示很好的结果由于大气温度预测图所示好18,而MELCOR高估了约7 - 8%的相对湿度,因为大气温度并不是完全匹配在此期间(图18)。最后,在图21冷凝率报告到湿冷凝器。没有明显的差异可以突出显示在实验值和预测的代码。

不管怎么说,很少有差异的特点与这三个模型获得的结果采用两码。只考虑热工水力的角度来看,简单的模型(M1)可以被认为是最好的选择由于较低的执行计算所需计算时间。然而,类似的热工数据结果并不意味着这三个模型在相同的方式工作,内部大气环流正确复制。

7所示。热工数据敏感性分析

穷人大气温度预测的MELCOR在洗涤阶段导致彻底的灵敏度分析来提高测试的预测。相反,这种分析没有进行ASTEC因为良好的协议与实验数据。不同的输入参数进行了调查,但只有特征长度的外容器的表面被发现主要影响参数。为此,进行了仔细分析发现特征长度的值提供热工水力瞬态的最佳估计值。这种分析进行了替代的特征长度值计算不同的外墙结构的特征长度(干态和湿式冷凝器结构没有修改)值从0.01米到0.1米。一组常见的价值是为每个外部容器的结构和总结情况下执行表所示3。

三个空间nodalizations显示不同的值的最佳估计特征长度:0.015米提供详尽的结果在M1, 0.01平方米,0.04立方米。清楚地表明这种行为背后的原因不能只有三nodalizations空间。M1和M2之间的主要区别是安全壳的改进的垂直细分,但这种增强的影响几乎可以忽略不计的特征长度最好估算值。相反,径向剖分的船似乎更影响。为了这个目的,一个额外的空间模型(M4)成立,细分安全壳分成三个径向环(B2、C13 C14、C15 C16, C17,和C18控制卷M3都分成两个独立的CVs)。有了这个新的nodalization最好的估计特征长度是0.05米。获得的进步几乎是类似于获得M1和M2之间,所以可能一个综合效应增加的垂直层和径向环细分是必要的增加特征长度值接近的计算方程(1)在表和报告1。在数据22,23,24,改善的效果特征长度值总压强,大气温度为2.32 m, M3的相对湿度模型报道。总压强遭受同样的预测不确定性的默认情况下,尤其是在90000年代和100000年代之间。相反,在气溶胶大气温度和相对湿度,清洗和化学阶段现在更接近实验值。这些改进对气溶胶的影响和裂变产物的行为将在以下部分中讨论。

这个敏感性分析的结论,可以同意这些报道在23),使用CL垂直平板型商品价值等于其实际高度建议为缩合率的估计,如果低估了传热系数还报道,虽然对其他商品的几何图形没有调查报告(23结论发现的),和一个明确的建议可能是无效的其他商品的几何图形。

在某些观点,本文支持这些结论,即使只有一个传热系数进行了调查(冷凝行为研究不是因为没有凝结发生在被认为是热HSs)。面向垂直圆柱高速钢被认为不是竖直板高速钢。从执行分析,CL几厘米的价值被认为有必要更好的繁殖热工水力瞬变的因素之一FPT-0测试。如上所述MELCOR手册(21],传热机制定义基于雷诺(重新)之间的比例和格拉肖夫(Gr)数字。在比例再保险²/ Gr低于1,自然对流机制被认为是,如果10以上,建立了强制对流政权,和一个中间条件被认为是。考虑到再保险和Gr的相关性(数量(2)和(3)——两个方程表示为CLl),它可以很容易地发现取决于CL,但用不同的大小:Re数的线性依赖关系,和Gr号三次幂的依赖。

雷诺数

格拉晓夫数 这意味着,保持恒定的所有其他参数与Gr减少速度比如果低氯值被录用。因此,比例再保险²/ Gr将增加考虑CL值减少,这意味着热工条件将从一个完整的自然对流政权一个中间甚至完全强制对流机制。由于这个原因,计算传热系数会增加使用CL价值降低。因此,这种减少的CL价值可以被视为一种有效的方式增加MELCOR预测的传热系数。

8。气溶胶和裂变产物的结果

如上所述的热工数据结果部分,只有细微的差别中显示结果与采用空间nodalizations。因此,气溶胶和FPs行为已经初步调查采用三个不同的模型。从这个初步分析,只有第三空间nodalization (M3)能够正确地预测之间的耦合热工瞬态和气溶胶FPs的行为。出于这个原因,只在下面将讨论与M3模型获得的结果。所有的化学元素达到最终报告(报告的密封容器9)——被模拟,但是下面的讨论将只关注主要的FPs和结构材料。

在图25,悬浮在安全壳大气气溶胶的质量报告。在23000年代第一次,只有四个实验数据点(提供9]。图中这些重点的数量与黑色“◆”标志太稀缺,密切关注的真正进化暂停气溶胶质量。预测两个代码看起来很差的考虑时间窗,但需要做两个讲话:(我)第二个实验点(18478年代),注意是在(9强调,这个值并不完全代表粒子的悬浮以来气溶胶质量损失在抽样过程中发生。(2)第三和第四个实验分代表暂停气溶胶质量在21818年代和22568年代9]。这两个测量之间的差异大约30 g显示,这意味着突然沉积发生在大约12.5分钟。

考虑初始实验数据点除了第二个,大概两码与实验数据相匹配。更平滑的沉积行为是两个代码所示,与实验“峰值”在21818年代达到大约17000年代的计算。暂停了气溶胶质量趋势得到代码都是类似报道(25),即使在25之间的0.06公斤)最大暂停气溶胶质量报告了16000年代和19000年代。

23000年代后,实验数据点都足以强调编码的匹配实验进化暂停气溶胶质量。

在数据26和27,群众的不同元素沉积在容器底部表面清洗前阶段和群众沉积在潮湿的冷凝器表面,清洗后的垂直墙壁阶段报告。群众沉积在底部表面很好地预测编码。只显示了Ce、锆小的不确定性,可能是因为极低量的控制。相反,明显的差异显示为群众MELCOR沉积在湿表面冷凝器和垂直的墙壁。ASTEC,唯一的评论是相关重要的高估Cs质量(一个数量级)。MELCOR提供了沉积质量很差的结果,因为气溶胶捕获冷凝器表面的冷凝水电影(流入水池里的水)。这个结果不是由于用户的假设,但这是正常的水膜产生行为的跟踪模型,显式声明的灵敏度系数。7136(在水中溶解度RN类电影)(21]。这样的值由用户可以改变,但没有进行敏感性分析由于缺乏信息重新分配系数和液膜之间的结构。

群众的进化为不同碘物种油底壳内报道的数字28和29日分别为MELCOR ASTEC。两者之间没有明显的差异显示了MELCOR情况下(默认和最佳估计的情况下),所以只有结果为默认情况下将在下面讨论。应该强调的主要方面如下:(我)一个显著差异存在于总碘油底壳内大规模流动水。在ASTEC 公斤的碘流入水池里的水,只在MELCOR 公斤。MELCOR结果非常令人惊讶,因为MELCOR模型中的气溶胶质量沉积到湿冷凝器表面完全路由向水池里的水;因此一个高估的碘油底壳。由于碘质量沉积在容器底部表面捕获,唯一的解释缺乏碘质油底壳的overprediction大气中它的存在。油底壳和周围大气交换碘的条件基础上建立在这两个部分的接口。这个可怜的预测相当预期考虑到碘化学的一般modelization MELCOR并不能反映实际的先进的(26]。反过来,ASTEC更好的结果显示,与实验数据显示一个好的协议。(2)碘主要发现在播洒至表单的代码。这个结果是预期考虑安全壳内的相关数量的Ag)发布(0.05公斤)26]。(3)一个重要的CsI由MELCOR量。相反,CsI ASTEC因为代码中不存在自动选择执行的过程中可能发生的化学反应计算。为一个独立的控制分析,涉及Cs和碘的反应并不认为因为热工数据容器防止CsI的形成条件。这种假设是自动的代码,它是基于实际的先进的碘化学(26]。出于这个原因,在MELCOR CsI的形成是不现实的,这是由于实际贫困碘造型MELCOR中实现,这主要反映了报告的结论(27]。(iv)我₂,我⁻、HIO和行为是完全不同的两个码。在MELCOR,碘的一个重要部分是还发现在我之下⁻HIO,和我₂形式。ASTEC没有我₂发现油底壳内,而少量的HIO和所示。反过来,我⁻迅速溶解并转换为其他化学形式(主要是AgI)一旦进入油底壳。我⁻然后重新出现在洗涤阶段和先例预备动作,但它正迅速溶解再次洗涤阶段结束。在任何情况下,所表现出的碘行为ASTEC同意很好实际的先进的(26]。

在一般情况下,气溶胶和FP的预测并不完全令人满意,因为过低碘油底壳内大规模流动。对于物种形成的油底壳,MELCOR显示了一个重要的美国国际集团和CsI在退化和气溶胶阶段;然后CsI部分分离到我₂在清洗和化学阶段。在ASTEC,碘是发现播洒下主要形式为整个测试,并在短时间内也在我⁻的形式。这两种行为,ASTEC一个是最可靠的一个,因为它反映了实际的碘化学在油底壳(26]。

9。气溶胶和裂变产物的敏感性分析

不同输入参数的影响是通过一个相当大的执行调查的敏感性分析。在以下,这些分析的结果将简要讨论。关于两个MELCOR M3例调查(违约和最佳估计)细微的差别,所以在接下来的结果M3默认情况下将报道。

主要输入参数调查的代码如下:

(我)数量的粒子大小类(NPSC)。这个参数没有物理意义,但它是间隔(类)的数量的对数正态分布分布注入气溶胶是细分。默认值为10 MELCOR建议,而对于ASTEC没有提供默认值(21]。摘要五敏感病例调查,设置这个参数设置为10,20(默认情况),30、40、50。例NPSC集20、30、40、50提供了相同的结果,而NPSC集10次要差异显示暂停气溶胶的质量。在数据30.和31日的影响,这个参数在MELCOR暂停气溶胶质量报告和ASTEC计算。因此,研究结果强调,该参数只有轻微影响整个气溶胶和FPs的行为。NPSC设置为10执行计算所需计算时间略低,但差异并不明显。

(2)聚集过程的动态形状系数。1.0建议的默认值为代码(18,21]。四个进行敏感性分析,这个参数设置为1.0(默认情况下),1.5,2.0和3.0。值为1.0时表示,气溶胶粒子是球形,1.5意味着类似于砂,和2.0意味着他们类似于滑石(28]。这个参数有很大的影响在暂停气溶胶质量进化在这两个代码,但只有轻微影响沉积中所示重新分配在不同的表面。增加动态形状系数降低沉积过程(因为集聚没有那么强),导致与实验的结果没有可比性。关于沉积重新分配在不同的表面散射的影响。ASTEC,动态形状系数的增加提高了沉积到垂直墙壁和在潮湿的冷凝器表面,而在MELCOR不同的行为为每个元素所示。Cs, Te、俄文和垂直墙壁上的沉积和在潮湿的冷凝器表面更强,英航,Sr, Cd,和某人弱,U, Ag)、Sn,,和我₂没有显示明显的差异。在数据32,33,34,35,影响暂停气溶胶质量演变和质量沉积到垂直的墙壁和湿式冷凝器表面。

(3)气溶胶的密度。没有提供实验数据和默认值气溶胶的密度,但在其他作品值从1000公斤/米³到10000公斤/米³提出了(29日,30.]。摘要5敏感病例调查,设置密度值到1000公斤/米³(默认为湿气溶胶MELCOR价值(21]),3000公斤/米³(默认情况下),10000公斤/米³,15000公斤/米³,20000公斤/米³。默认的气溶胶的密度(3000公斤/米³)推断从之前的作品29日,30.]。气溶胶浓度的增加会导致更快的MELCOR沉积在垂直的墙面上,ASTEC和底部表面。气溶胶浓度的增加明显降低也最大的气溶胶质量悬浮在容器里面由于沉积过程越快。在数据36,37,38,39,密度变化的影响在暂停气溶胶质量和沉积到垂直的墙壁和在潮湿的冷凝器表面所示。

(iv)集聚形状系数。1.0建议的默认值为代码(18,21]。四个敏感性分析已经被执行,设置这个参数等于0.5,1.0(默认情况),2.0和3.0。ASTEC和MELCOR计算上的效果有点类似与气溶胶浓度增加。ASTEC,集聚形状因子的增加会导致更大的沉积在底部表面,而在MELCOR没有显著影响沉积过程显示在容器表面因为更大比例的气溶胶质量是运入池。在数据40和41这个参数的影响,气溶胶质量显示暂停。

(v)湍流耗散率。ASTEC,缺省值为0.02²/秒³建议(18),而在MELCOR默认值设置为0.001²/秒³(21]。五个敏感性分析被执行,这个参数设置为0.001²/秒³0.005米,²/秒³0.01米,²/秒³0.02米,²/秒³(默认情况下),0.03²/秒³。在ASTEC,没有明显的差异显示在不同的情况下,在MELCOR差异存在于暂停气溶胶质量而不是沉积质量数量在不同的表面。在图42在MELCOR暂停,该参数的影响显示质量。

(vi)粒子概率。1.0建议的默认值为代码(18,21]。四个敏感病例调查,这个参数设置为:0.5,1.0(默认情况),2.0和3.0。强烈影响暂停气溶胶质量是MELCOR所示,但没有显著的差异在不同容器表面上的沉积大小显示。ASTEC的影响低于MELCOR,但是没有显示在不同大小不同的容器表面上的沉积。在数据43和44这个参数的影响,暂停气溶胶质量报告。

(七)气相的导热系数比气溶胶粒子的热导率。默认的值 和 分别提出MELCOR和ASTEC [18,21]。四个敏感病例,设置该参数 (默认情况下), , , 。在这两种编码,不同的情况下调查提供了相同的结果,那么这个参数的影响似乎可以忽略不计。

(八)气溶胶质量中值直径(AMMD)及其几何标准差(德牧)。最大和最小AMMD和德牧值为整个气溶胶FPT-0的人口提供最终报告(9]。出于这个原因,三个敏感性分析进行了设置AMMD 0.9μ1.3米,μ1.7 m(默认情况),μ2.0 m,德牧,2.15(默认情况),2.3。德牧的修改值提供微不足道的结果。相反,一个更大的影响力AMMD被高亮显示。这些影响主要集中在暂停气溶胶质量进化,但不是对沉积过程的大小不同的密封表面。在数据45和46的影响AMMD暂停气溶胶质量报告。

两个编码实现其他特定的输入参数。其中的一些参数进行调查,但code-to-code比较不执行。ASTEC这些具体参数如下:

(我)气体密度的气溶胶粒子的影响。气溶胶粒子的影响在气体密度ASTEC结果的影响可以忽略不计。

(2)国旗动态计算凝结时间步。5例研究,改变大气中液滴的表面张力:在默认情况下,凝结时间步不是动态计算,而在其他情况下这种时间步是动态计算考虑四种不同液滴表面张力值(0.0586 N / m, 0.0598 N / m, 0.0572 N / m和0.0559 N / m)。这四个值计算考虑不同滴平衡温度值:100°C (0.0586 N / m), 95°C (0.0598 N / m), 105°C (0.0572 N / m),和110°C (0.0559 N / m)。没有显示的结果之间的差异情况调查。

(3)空气分子量。默认值为23.5公斤/ kmol建议基于共同的空气成分,但在目前的情况下安全壳大气主要是满N₂,所以一个值接近的N次方₂分子量(28.96公斤/ kmol)可能更合适。四个敏感病例进行设置这个参数为23.5公斤/ kmol(默认情况下),28.96公斤/ kmol(大气充满了N₂),18.02公斤/ kmol(大气充满了啊₂),20,76公斤N / kmol(大气中充满了50%₂和50%啊₂)。可以忽略不计的结果之间的差异表明调查案件。

(iv)关系用于计算引力的碰撞效率和动荡的凝固。推荐的模型是Pruppacher·凯尔特,但福克斯模型和截断Pruppacher·凯尔特ASTEC代码中实现。出于这个原因,三个病例进行敏感性,一个为每个模型实现。在暂停中气溶胶质量的一个微小差别Pruppacher和·凯尔特模型(两个)和福克斯模型强调,尽管三个模型预测值高于实验至少直到25000年代。在图47这种差异的,实体暂停气溶胶质量。

(v)的水膜厚度用于排水和气溶胶彻底冲洗。没有默认值,所以三个敏感病例进行设置该参数 米, m(默认情况), m。没有明显的差异这三个病例中突出显示。

气溶胶(vi)气溶胶沉积速度为每一个组件。没有默认值,所以四个敏感病例执行这个参数设置为0.0米/秒(默认情况下), 米/秒, 米/秒 m / s。没有发现明显的差异在这些病例。

对于MELCOR,这些具体的输入参数进行调查:

(i)凝结的水在所有气溶胶粒子或只含有水的气溶胶粒子。两个敏感病例分析:一个设置冷凝的气溶胶粒子(默认情况下),另一个设置只在包含水的气溶胶粒子凝结。没有显示两种情况之间的差异。

(2)粒子滑动系数影响重力沉积(21]。1.257建议的默认情况下在MELCOR用户指南(21),但其他三个值已经调查这个参数设置为1.0,1.5和2.0。淀积级的轻微差异显示垂直的墙壁和在潮湿的冷凝器表面。

(3)与热适应系数相关的常数热泳沉积机制(21]。默认值为2.25(无量纲)建议在MELCOR用户指南(21),但其他四个病例,该参数设置为1.0,2.0,2.5和3.0。至于前面的参数,只有细微的差别显示的淀积级垂直墙壁和在潮湿的冷凝器表面。

(iv)扩散边界层厚度。的默认值 m是建议在MELCOR用户指南(21),但其他四个病例执行,设置这个值 米, 米, m, m。在以前的工作(31日),的值 建议。与一组扩散边界层厚度 沉积过程速度略有高估,太快证词显示,尽管其他值扩散边界层厚度提供了相同的结果,看来这个参数有一个贫穷的影响气溶胶的行为。在图48,影响暂停气溶胶质量报告。

我的(v)分区⁻和HIO大气和油底壳之间。在默认情况下,这两个组件的分区是无效的(建议在用户的指南(21]),但两个灵敏度的病例,我选择性地激活⁻和海下分区。我的激活⁻分区导致我很重要⁻向大气中释放从水池里的水,影响碘物种形成。如图49默认情况下,同样的碘物种形成,但群众产生多个数量级低于默认情况下(AgI)除外。此外,HIO分区对油底壳有很大影响物种形成期间和之后洗阶段(图50)。洗后阶段,HIO分区和我⁻分区显示非常相似的结果。

10。结论

摘要,ASTEC之间的比较和MELCOR代码的结果因素之一FPT-0测试被执行。三个空间nodalizations曾强调,太简单nodalizations不能正确地模拟复杂的热工瞬态。这些nodalizations也最相同的方式开发的代码,但某些方面的不同建模方法都是利用,与每个代码以获得最好的结果。

最复杂的空间nodalization (M3)显示良好的热工水力学的结果,但是有些差异显示的代码。这些差异主要是由执行用户的假设。这些影响的一个明显的例子是显示在洗前的预备动作的时间阶段,和在化学的开始阶段。这些影响主要集中在大气温度预测,进而影响整个容器压力和相对湿度结果尽管气溶胶的行为主要受热工测试的条件在50000年代初,而且热工水力瞬态在其他测试阶段成为重要的正确评价碘行为在水池里的水和大气。提供了一些实验数据在FPT-0最终报告(9),但可以得出一些结论:(我)也许,在早期的FP注入阶段,计算了气溶胶质量是高估了。然而,只有两个实验数据点提供了在此期间,所以这个结论不能完全保证。(2)MELCOR默认和最佳估计情况下预测不同气溶胶的行为,但这种差异是次要的。(3)沉积过程的大小ASTEC捕捉到,而对于MELCOR有点可怜的结果显示,特别是对于沉积到垂直墙壁和在潮湿的冷凝器表面,虽然这些结果主要是由于特定的模型在MELCOR中实现代码(FPs放置在一个结构完全冲走如果冷凝电影存在表面)。(iv)做了敏感性分析表明,几个参数影响气溶胶的行为。最影响的参数被发现是气溶胶密度,动态集聚因素、集聚因素,和AMMD。其他参数略有影响代码预测概率,颗粒大小类的数目,湍流耗散率,用来计算引力的碰撞效率的关系和湍流凝固(只有在ASTEC),空气中分子量(只有在ASTEC),扩散边界层厚度(只有在MELCOR),粒子滑动系数影响重力沉积(只有在MELCOR),和相关的常数热适应系数的热泳沉积机制(只有在MELCOR)。其他研究参数的影响几乎可以忽略注入德牧,气体的导热系数除以气溶胶粒子的热导率,颗粒沉积速度(只有在ASTEC),动态计算凝结时间步(只有在ASTEC),水膜的厚度用于排水和气溶胶直冲式(只有在ASTEC),考虑计算气体密度的气溶胶粒子的存在(只有在ASTEC),和气溶胶凝结所有气溶胶或只在湿气溶胶在MELCOR(只)。在表4总结的敏感性情况下进行报道。

相当重要的差异显示的预测碘油底壳的行为。反正,特别是MELCOR-fail抓住正确的重新分区放置碘中结构、油底壳内的碘水,暂停碘质量。这个可怜的估计可能是背后的主要原因之一,不同碘油底壳的物种形成水。ASTEC模拟,发现碘主要在美国国际集团和我⁻形式,在MELCOR分析中,在美国国际集团,CsI,和我₂。其他物种也形成HIO(编码)和但是他们的数量几乎可以忽略不计。ASTEC预测看起来最现实的,由于美国国际集团的重要形成和CsI的绝对没有。灵敏度分析一直也在评估MELCOR激活/失活的影响我⁻和海分区碘油底壳的行为。这些案件凸显了分区的化合物会导致截然不同的结果,所以他们的激活通过案件的基础上应该仔细评估。

命名法

:	热膨胀系数(1 / K)
:	动态粘度(Pa·s)
:	运动粘度[m2/秒)
:	密度(公斤/米3]
:	重力加速度(m / s2]
:	特征长度[m]
:	表面温度[K]
:	总体温度[K]
:	流速度(米/秒)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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