什么是DNB -偏离核沸腾-定义

在PWRs中,临界安全问题被命名为DNB(偏离核沸腾),它会导致局部蒸汽层的形成。保证金用DNBR表示。优德app热能工程

离开核沸腾- DNB

DNBR -偏离核沸腾比在的情况下pwr,命名为关键安全问题DNB(偏离核沸腾),从而形成a当地蒸汽层,导致传热能力显著降低。w88优德备用网址 微博这种现象发生在过冷或低质量区域。沸腾危机的行为取决于许多流动条件(压力、温度、流速),但沸腾危机发生在一个相对较高的热流通量中,似乎与接近表面的气泡云有关。这些气泡或蒸汽膜减少了进入的水量。由于这一现象恶化了传热系数,而热流密度保持不变,因此热量w88优德备用网址 微博积累在燃料棒造成戏剧性的增长包壳和燃料温度。简单地说,需要非常高的温差才能将燃料棒表面产生的临界热流传递给反应堆冷却剂(通过蒸汽层)。

对于PWRs,临界流为反环状流,而在BWRs中,临界流通常为环空流。图中描述了干燥后流和dnb后流的流型差异。在pwr正常操作这种流动被认为是单相的。但人们对。的性质进行了大量研究两相流在的情况下瞬变和事故(如失冷剂事故-失冷剂或rcp跳闸),它们对反应堆的安全非常重要,必须在安全分析报告(SAR)。

在压水堆中,一个关键的安全要求是在稳态运行、正常运行瞬变和预期运行事故(aos)期间不会发生偏离核沸腾(DNB)。如果最小DNBR保持在PWRs的95/95 DNBR上限(95%置信水平下的95%概率)之上,则燃料包壳的完整性将得到保持。DNB标准是安全分析中的可接受标准之一,也是技术规范中的安全极限之一。

装置操作人员的一项重要职责是控制装置参数,使其能满足要求到DNB的安全保证金(或保持与DNB在传热曲线上的距离)。w88优德备用网址 微博以下设备参数/方向的任何突然的、大的变化都会减少对DNB的余量:

  • 反应堆冷却剂压力下降
  • 反应堆冷却剂流量减少
  • 增加反应堆功率
  • 反应堆冷却剂入口温度升高

因此,操作人员和装置设计的功能是防止这些装置参数发生突然的、大的变化。

核反应堆的热流限制
核反应堆生产巨大的热量(能量)体积小。能量产生的密度是非常大的这就对它的传热系统(反应堆冷却剂系统)提出了要求。w88优德备用网址 微博为了使反应堆在稳定状态下运行,系统中释放的所有热量必须被清除生产得越快越好。这是通过使液体或气体冷却剂通过核心通过其他产生热量的区域。热量传递w88优德备用网址 微博必须等于或大于热产生率或过热和可能的损害燃料可能发生。

运行中的反应堆的温度在系统内随点而变化。因此,总是有一个燃料棒一个当地的卷,这是比其他所有人都多。为了限制这些热的地方峰值功率限制必须引入。峰值功率极限与偏离核沸腾等现象和可能导致燃料球团熔化的条件有关。

因此,必须适当限制堆芯内部的功率分布。这些限制通常分为两大类:

临界热通量

干涸与DNB正如所写,在核反应堆,限制当地的热通量对反应堆安全至关重要。为压水反应堆沸水式反应堆,存在热液现象,这导致在突然减少传热效率w88优德备用网址 微博(更准确地说在w88优德备用网址 微博传热系数)。这些现象发生在一定的热流密度,称为“临界热通量”。压水堆和沸水堆传热恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博

在这两种类型的反应堆中,问题或多或少与离核沸腾有关。核沸腾热流密度不能无限地增加。在某个值处,我们称之为临界热通量”(瑞士法郎)时,所产生的蒸汽会在其表面形成一层保温层,而保温层又会恶化传热系数。w88优德备用网址 微博在达到临界热流后,沸腾立即变得不稳定,并发生膜沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为沸腾的危机”。如前所述,压水堆和沸水堆导致传热恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博

沸腾曲线-沸腾模式

DNB -关联的临界热流

正如所写的那样沸腾的危机可分为干涸(将在DNB下描述)在高质量区域和离核沸腾(DNB)过冷或低质量区域(质量范围大致为-5% ~ +5%)。但是,临界热通量用于两个机制。

DNB - W-3相关性

最著名的预测相关设计之一偏离核沸腾和相关开发的威斯汀豪斯原子动力部由唐。它适用于过冷和低到中等质量的流动。的和相关是冷却剂的作用吗(饱和和进口),压力,质量和冷却剂质量通量:

临界热流-相关

相关W-3表示均匀加热通道中的临界热流。为了考虑不均匀的热流,Tong引入了修正因子F。

特别推荐:Tong, l.s, Weisman, Joel。压水堆热分析。Amer Nuclear Society,第3版,1996年5月。ISBN-13: 978 - 0894480386。

冷壁因子- CWF

Tong, L. S.和Weisman, Joel还引入了一种新的因素称为“冷壁的因素,它修正了含有未加热壁的通道(例如靠近控制棒导管的通道)中的CHF。在这些通道中,沿冷壁形成的液膜不能有效地冷却受热面,冷却受热面的流体的焓比没有冷壁假设时计算的要高。需要注意的是,有一个假设,冷壁与通道相比,在各方面加热w88优德备用网址 微博同样的体积出口焓

瑞士法郎查找表

瑞士法郎查找表用于预测临界热流(CHF)。CHF查表基本上是一个垂直8毫米水冷管的规范化数据库。2006年CHF查表是基于一个包含3万多个数据点的数据库,它们涵盖0.1-21 Mpa压力,0-8000公斤2授予了1(零流量指池沸腾条件)质量通量和-0.5到1蒸气质量(负质量指过冷条件)。

特别参考:GROENEVELD, D.C.等人,2006查表,核工程与设计237(2007),1909-1922。

偏离核沸腾比- DNBR

如前所述,以防pwr,命名为关键安全问题DNB(偏离核沸腾),从而形成a当地蒸汽层,导致传热能力显著降低。w88优德备用网址 微博值得注意的是,即使是轴向功率曲线明显为底部峰值的BWRs,也必须考虑到dnb风险。

当局部热流达到临界热流时,发生DNB。这种现象发生在过冷或低质量区域(大约质量范围:从-5%到+5%)。这种沸腾危机的行为取决于许多流动条件(压力,温度,流速),因为临界热流通常是一个函数的冷却剂(饱和和进口),压力,质量和冷却剂质量通量:

临界热流-相关

这种沸腾危机发生在一个相对高的热流通量,似乎与气泡云,临近表面。这些气泡或蒸汽膜减少了进入的水量。由于这一现象恶化了传热系数,而热流密度保持不变,因此热量w88优德备用网址 微博积累在燃料棒造成戏剧性的增长包壳和燃料温度。简单地说,需要非常高的温差才能将燃料棒表面产生的临界热流传递给反应堆冷却剂(通过蒸汽层)。对于PWRs,临界流为反环状流,而在BWRs中,临界流通常为环空流。

在压水堆中,一个关键的安全要求是在稳态运行、正常运行瞬变和预期运行事故(aos)期间不会发生偏离核沸腾(DNB)。燃料包壳的完整性将保持在最低限度DNBR仍然高于95/95DNBR限制PWRs(95%置信水平下的95%概率)。DNB标准是安全分析中的可接受标准之一,也是技术规范中的安全极限之一。不用说,最小DNB比率的建立是水冷反应堆设计的一个主要限制。这种现象限制了每个压水堆的最大热功率。

DNBR -偏离核沸腾比是临界热流裕度的量度。DNBR定义为:

特定位置的临界热流和特定冷却剂参数除以该位置运行的局部热流

DNBR——定义

反应堆堆芯的设计必须保证在稳态运行、正常运行瞬变和预期运行发生(aos)期间,DNBR大于最小容许值(称为相关极限)。例如,为了预测偏离核沸腾,CHF可以使用Westinghouse原子动力部门开发的W-3关联来确定。如果这些相关性是完美的(没有不确定性),标准将很简单:

DNBR -标准

局部热流必须低于临界热流(即DNBR必须高于1)。

DNBR -偏离核沸腾比但在现实中,没有一种相关性是完美的,这种计算必然涉及不确定性。这些不确定范围或误差范围为DNB比率建立了一个可接受的最小值,该值可能明显大于图中所示的1。不确定性可能达到20%左右,因此DNBR必须大于,例如,DNBRlim= 1, 2

从图中可以看出,CHF随着冷却剂焓值的增加而显著降低,因此DNBR的最小值并不一定在堆芯的中心。最小DNB比(MDNBR)发生在临界热流密度和工作热流密度最接近的位置,通常在堆芯的上部。此外,在通道进口处,冷却剂过冷度最高,我们预计在该位置导致DNB极高的热流密度是必要的。另一方面,在冷却剂焓值最高的通道出口处,产生DNB所需的热流应该处于最低。

特别推荐:Tong, l.s, Weisman, Joel。压水堆热分析。Amer Nuclear Society,第3版,1996年5月。ISBN-13: 978 - 0894480386。

临界热流和局部热流

核焓上升热通道系数- FΔH
参见:热通道因素

核焓升热通道因子- FNΔH被定义为:

  1. 沿偏离核沸腾比最小的燃料棒线性功率的积分(在aos期间)与堆芯燃料棒平均功率的比值。
  2. 沿综合功率最高的燃料棒线性功率[kW/棒]与平均燃料棒功率[kW/棒]的积分之比。

操作中核焓升热通道因子- FNΔH极限防止在事故中偏离核沸腾(DNB),从DNB的观点是限制。例如,一个强制反应堆冷却剂流量的损失事故,一个正常给水流量的损失或一个稳压器安全阀的意外打开。的核焓升热通道因子FNΔH是这些和其他分析中的一个假设,也是安全极限(SLs)计算的一个假设。它的优点是FNΔH提供了关于功率分布以及关于冷却剂温度(焓)的信息。这两者对于DNB的发生都至关重要。运行超越核焓升热通道因子- FNΔH可能会使这些分析中使用的核心功率分配假设失效(安全分析和安全极限推导)。

Post-DNB传w88优德备用网址 微博热

核沸腾热流密度不能无限地增加。在某个值处,我们称之为临界热通量”(瑞士法郎)时,所产生的蒸汽会在其表面形成一层保温层,而保温层又会恶化传热系数。w88优德备用网址 微博这是因为表面的很大一部分被一层蒸汽膜所覆盖,由于蒸汽相对于液体的导热系数较低,蒸汽膜起到了隔热的作用。在达到临界热流后,沸腾立即变得不稳定,并发生过渡沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为沸腾的危机”。由于超过CHF点后传热系数减小,向膜沸腾的转变通常是不可避免的w88优德备用网址 微博。

沸腾曲线-沸腾模式热流密度的进一步增加并不是保持膜层沸腾的必要条件。一层水汽完全覆盖在表面。这大大降低了对流系数,因为蒸汽层有明显较低的传热能力。w88优德备用网址 微博结果,超温上升到一个非常高的值。超出了莱顿弗罗斯特点,连续的蒸汽膜覆盖在表面,液相与表面没有接触。在这种情况下,热传导既通过辐射,又通过对蒸汽w88优德备用网址 微博的传导。受热表面的温度稳定在E点(见图)。如果材料的强度不足以承受这种温度,设备就会因为材料的损坏而失效。

引用:
w88优德备用网址 微博热传递:
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参见:

沸腾和冷凝

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