钠冷快堆柱状流钠火燃烧与灭火实验研究

摘要

钠冷快堆具有较好的安全性和经济性，成为第四代先进反应堆之一。液态钠因其优良的热工水力性质而被用作钠冷快堆的冷却剂。然而，由于液态钠具有较高的化学活性，高温液态钠泄漏可能造成火灾事故。在当前钠冷快堆设计中，钠池压力较低，泄漏的液态钠在管道包覆绝热材料的限制下可能会形成柱状流钠火。本文针对钠冷快堆柱状流钠火事故进行了燃烧与灭火实验研究。
　　本研究通过钠火燃烧系统进行了不同工况下的柱状流钠火燃烧实验，并在其基础上通过灭火系统于不同燃烧阶段进行钠火灭火实验。实验过程中经数据采集系统记录燃烧与灭火实验现象、燃烧室与接钠盘温度、压力和热释放率等数据。研究依据实验现象及实验工况，将柱状流钠火燃烧实验分不同阶段、不同区域分析，将灭火实验分不同燃烧阶段灭火进行分析。
　　根据数据分析结果，柱状流钠火燃烧以液态钠喷射结束为界，可分为柱状流燃烧阶段和池式燃烧阶段。在柱状流燃烧阶段中燃烧室内形成喷射锥角区域，喷射锥角内部区域为燃烧区，外部区域为非燃烧区。燃烧区内部测点附近或测点表面可能粘附钠滴，引起燃烧区内部温度较高；非燃烧区内部一般温度较低，各测点温差很小。燃烧区与非燃烧区分界两侧测点温度峰值差异可能较大。液态钠落入接钠盘中后在接钠盘中进行池式燃烧，随着钠池逐渐升温，液态钠开始大范围燃烧，接钠盘快速升温；在池式燃烧阶段后期，接钠盘逐渐冷却，温度平稳缓慢下降，下降速率逐渐变慢，整个接钠盘温度场变得均匀。在燃烧过程中，接钠盘燃烧中心可能发生转移。钠火灭火实验中，不同阶段喷射灭火剂对钠火燃烧造成的影响不同，钠火未被彻底扑灭，仅受到了抑制，大规模池式燃烧出现时间向后延迟，但最终发生了复燃。接钠盘最高温度几乎不受灭火剂喷射影响，但燃烧室空间温度可能在灭火剂作用下降低。这些研究可以为柱状流钠火研究与钠火防护措施提供参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和研究方法

第2章 柱状流钠火燃烧与灭火实验简述

2.1 柱状流钠火燃烧与灭火实验装置

2.2 实验方法与步骤

2.3 实验工况与实验现象

2.4 本章小结

第3章 柱状流钠火燃烧实验分析

3.1 燃烧的阶段

3.2 空间测点温度分析

3.3 接钠盘测点温度分析

3.4 粘附燃烧

3.5 燃烧室压力分析

3.6 燃烧热释放率分析

3.7本章小结

第4章 柱状流钠火灭火实验分析

4.1 池式燃烧阶段后期灭火分析

4.2 池式燃烧阶段前期灭火分析

4.3 柱状流燃烧阶段灭火分析

4.4 灭火效果评价

4.5 钠火防护建议

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢