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研究生: 祁振瑋
Chi, Chen-Wei
論文名稱: 利用CFD熱流模式探討空氣進入HTR-10爐心之事故分析
A Study of Air Ingress Accident in HTR-10 Core Using CFD Methodology
指導教授: 梁正宏
Liang, Jenq-Horng
白寶實
Pei, Bau-Shei
馮玉明
Ferng, Yun-Ming
口試委員: 梁正宏
Liang, Jenq-Horng
白寶實
Pei, Bau-Shei
馮玉明
Ferng, Yun-Ming
王仲容
曾永信
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 原子科學院 - 核子工程與科學研究所
Nuclear Engineering and Science
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 121
中文關鍵詞: 計算流體力學高溫氣冷式核子反應器空氣進入事故石墨腐蝕分子擴散
外文關鍵詞: CFD, HTGR, Air ingress, Graphite corrosion, Molecular diffusion
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  • 本研究主要是以三維暫態模型為計算基礎,研究高溫氣冷式反應器(High Temperature Gas cool Reactor) HTGR內部爐心的熱流現象。此計算流程包含連續方程式、動量方程式、能量方程式、紊流方程式以及化學物種傳遞方程式。
    本研究選用HTR-10反應器作為分析目標,此反應器設計於北京清華大學核能工藝協會,爐心內部主要的結構材料與緩和劑均為石墨並採球床式爐心設計,所使用之冷卻劑為氦氣。爐心的結構為球床式設計。在研究中,初步先計算反應器爐心內部穩態運轉的熱流參數,由計算結果獲得速度、壓力、溫度等等…。接著研究反應器發生事故時的爐心內部之特性。在模擬當中,爐心燃料區域使用了多孔性介質作為模擬的方法。
    我們使用穩態運轉的結果當作事故發生時的初始狀態。本研究的主要研究對象為空氣進入反應器爐心內部造成的事故。此事故是由連接反應器壓力槽與蒸汽產生器之間的Hot gas duct發生斷裂,造成空氣經由破口處利用分子擴散與自然對流進入爐心內部。由於高溫石墨與空氣中的氧分子作結合,此現象將會造成燃料的腐蝕現象而使燃料球破損造成放射性產物外洩。所以,燃料的腐蝕程度就成為了一個重要的觀測目標。根據研究結果的顯示,反應器的結構形狀將會是影響燃料腐蝕程度的一個重要因素,因為反應器的結構將會影響空氣進入爐心的路徑。所以,主要被腐蝕的域都集中在爐心燃料區的下半部。並且,隨著事故發生的時間越來越久,石墨腐蝕的量會越來越多。


    摘要 ABSTRACT 致謝 目錄 表目錄 圖目錄 第一章 緒論 1.1 研究背景 1.2 文獻回顧 1.3 HTR-10簡介 1.3.1 HTR-10爐心介紹 1.3.2 HTR-10燃料介紹 1.4 研究目的 1.5 分析工具 第二章 理論模式與數值方法 2.1 統御方程式 2.2 基本數學理論 2.3 數值方法 第三章 研究方法 3.1 研究流程 3.2 HTR-10基本模型描述 3.3 HTR-10全功率運轉模型描述 3.4 Hot gas duct斷管事故描述 第四章 材料性質 4.1 流體與固體的材料性質 4.2 多孔性介質參數設定 4.3 混和材料性質設定 4.4 化學反應性質參數設定 第五章 結果與討論 5.1 全功率運轉分析結果 5.2 Hot gas duct斷管事故分析結果 5.2.1 各氣體物種分布情形 5.2.2 爐心燃料區石墨腐蝕量分布情形 第六章 結論與未來建議 參考文獻 附錄1. 爐心功率分布程式碼 附錄2. 爐心衰變熱程式碼

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