论文摘要
蒸汽发生器是压水堆核电站中连接一、二回路的重要设备。蒸汽发生器中的倒U型传热管中含有一回路的高温、高压、具有强放射性的冷却剂水。传热管的破损和裂缝导致一回路冷却剂的泄漏,这不仅影响核反应堆的运行安全,而且一回路冷却剂泄漏到二回路中,导致对二回路设备的放射性污染,其后果十分严重。因此,对蒸汽发生器传热管泄漏的监测具有十分重要的意义。一回路冷却剂水中的氧核在堆芯快中子的作用下会生成氮-16。氮-16是一种具有γ放射性的核素,半衰期为7.13秒。利用氮-16作为示踪剂,通过监测主蒸汽管道外部某处的氮-16的γ射线强度来监测传热管泄漏率的氮-16监测仪是监测蒸汽发生器泄漏的一种有效设备。泄漏率除了与监测点的γ射线强度有关,还与氮-16从泄漏点到监测点的传输时间有关。传输时间的准确性对泄漏率的结果影响很大。因此,准确计算传输时间非常重要。本文选取氮-16传输过程中管束区及上升段两段最复杂的过程进行分析和计算,主要研究内容包括:（1）对目前我国压水堆核电站常用的立式U形管自然循环蒸汽发生器的结构进行分析,并以55/19型蒸汽发生器为例研究了其内工质流程。在此基础上分析了传热管破损后（16）N在二回路侧的传输过程。（2）对当前蒸汽发生器热工水力计算方法理论进行分析,包括蒸汽发生器的传热理论以及流体动力学理论,为热工水力计算提供理论基础。基于此采用经验关系式对于流场的相关参数进行求解。（3）对于计算流体力学的数值计算理论进行了阐述,包括物理模型以及数值算法。在此基础上,利用计算流体力学Fluent软件对蒸汽发生器的管束区（包括上升段）的三维气液两相流场进行了数值模拟。本文针对55/19型蒸汽发生器的结构和大亚湾核电站900MW核电机组的蒸汽参数,得到了管束区及上升段氮-16的传输时间计算结果。该结果与法国电力公司报道的结果较为一致。该计算结果可为工程应用,也证明了使用通用软件计算蒸汽发生器内三维两相流场的可行性。最后对全文进行了总结,包括对本文研究工作的总结以及对下一步可以开展的工作进行展望。