01 研究背景

核電站正常運行期間，核反應堆廠房內的溫度較高，即使停堆后，此區域的溫度仍然維持在較高的水平。在停堆期間，高溫使得此區域維修工作無法正常進行，導致維修工期延長，因而需要設計輔助手段來給反應堆廠房內降溫。數值模擬方法對于方案的設計與驗證提供了有力工具。

此算例的目的是通過code_saturne來模擬反應堆廠房內的溫度場，研究反應堆部分設備的改變對整個反應堆廠房溫度造成的影響。

02 研究方法

網格劃分

對整個反應堆廠房建模，計算區域共包含33萬個四面體網格。

計算工況

求解算法

湍流模型選用k~ε兩方程模型；前三種工況，采用SIMPLE算法，迭代70000次；對于工況4，固定工況1得到的速度場和壓力場，采用SIMPLEC算法，時間步長設為2s，模擬時長設為36小時。

邊界條件

壓力容器和蒸汽發生器壁面設為熱流邊界條件，其他壁面均設為絕熱邊界條件；對于第四種工況，將其中一個蒸汽發生器壁面設置為變溫度邊界條件。此外，進口邊界條件設置為正流速或負流速，出口設置為自由出口。

探測位置

計算過程中，在下圖所示的位置設置了三個探測點用于監控計算過程和分析模擬結果，

03 模擬結果

從下圖中可以看出，當進口空氣溫度增加5°C后，反應堆廠房內空氣的溫度會隨之增加4~5°C。

當使用4個安全殼連續通風系統(EVR)時，廠房內的溫度會下降5~6°C。

當以5°C/h的速率降低其中一臺蒸汽發生器外表面溫度時，可以顯著降低廠房內的溫度。

下圖是計算模擬得到的工況1與工況4對比云圖，

04 研究結論

code_saturne可成功地對反應堆廠房內的氣動熱力學行為進行建模，通過模擬結果可以看出，

1. 堆芯和蒸汽發生器產生的熱量顯著影響反應堆廠房頂部的溫度分布；

2. 向反應堆中通入較高溫度的空氣會明顯增加廠房內的溫度；

3. 使用四個安全殼連續通風系統(EVR)會顯著降低廠房內溫度；

此外，計算過程還發現與采用非穩態模擬相比，穩態模擬會大大降低計算時間，并可以得到有實際意義的結果。

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