基于變態(tài)模型的核電站新型安全殼地坑過濾器的研發(fā).pdf

1、地坑過濾器是核電站安全系統(tǒng)中的重要設(shè)備，事故工況下過濾安全殼噴淋系統(tǒng)和安全注入系統(tǒng)水中的雜質(zhì)，保證系統(tǒng)的正常運行。1992年瑞典的Barsebck Kraft AB沸水堆核電廠發(fā)生了地坑過濾器堵塞，造成了一臺泵發(fā)生氣蝕，安全殼噴淋系統(tǒng)無法使用。事件發(fā)生后，地坑過濾器的性能成為一個新的核安全研究熱點。各核電先進國家相繼開展了新型地坑過濾器的研發(fā)工作。
　　新型地坑過濾器由框架和過濾模塊組成，過濾模塊安裝在框架上，若干個框架串聯(lián)成一排

2、組成整個地坑過濾器。新型地坑過濾器在流量和過濾精度上需要滿足過濾系統(tǒng)的要求，同時本身的壓降應(yīng)足夠小而不會使泵發(fā)生汽蝕，即壓降要求。
　　新型地坑過濾器尺寸和流量較大，壓降試驗操作性和經(jīng)濟性較差。利用相似理論建立過濾器相似模型，將地坑過濾器的尺寸進行一定比例的縮小，同時對流量等參數(shù)進行對應(yīng)的縮小，保證相似模型和原型滿足幾何相似、運動相似和動力相似?；谧儜B(tài)相似理論，將相似模型設(shè)計為變態(tài)相似模型，三維幾何尺寸不按相同比例縮小，僅縮小地

3、坑過濾器長度尺寸，保留寬度、高度和過濾孔徑等尺寸。考慮到壓降問題將地坑過濾器由多個相同的框架串聯(lián)組裝而成，將單個框架作為變態(tài)模型。根據(jù)方程分析法，保證變態(tài)模型和原型相似的前提下，計算出流量、碎片量等參數(shù)的縮小值。事實證明，該變態(tài)模型能獲得較好的相似率，即能真實的反映原型工況，又使試驗有較好的操作性和經(jīng)濟性。
　　變態(tài)相似模型建立后，根據(jù)相似率對模型進行試驗。試驗參數(shù)和原型工況參數(shù)的相似系數(shù)滿足變態(tài)模型和原型的變態(tài)相似關(guān)系。根據(jù)原型

4、的不同運行工況（包括全載荷試驗、薄床效應(yīng)和化學(xué)效應(yīng)）和過濾模塊類型（三層過濾模塊、雙層過濾模塊和單層過濾模塊），進行了七個不同工況的試驗，逐一驗證不同工況和不同過濾模塊下地坑過濾器的壓降性能和可靠性。
　　試驗結(jié)果驗證了三層過濾模塊對薄床效應(yīng)會產(chǎn)生較低的壓降，對全載荷碎片情況會產(chǎn)生較高壓降。雙層過濾模塊對薄床效應(yīng)會產(chǎn)生相對于三層過濾模塊較高的壓降，對全載荷碎片情況會產(chǎn)生較低的壓降。單層過濾模塊因過濾面積過小而產(chǎn)生壓降較大。根據(jù)模型