梁洋洋 王 晨 张天琦 卢俊晶 韩 旭 元一单

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

0 引言

核电厂安全壳是防止放射性物质进入环境的最后一道屏障，非能动安全壳冷却系统（PCS）用于超设计基准事故和严重事故下安全壳的长期热量导出，以保障安全壳的完整性。通过PCS表面的对流与辐射等将余热导出到安全壳外，实现安全壳的冷却。严重事故期间，裂变产物和部分结构材料在进入反应堆冷却系统后被降温冷凝，并主要以气溶胶的形式释放进入安全壳中[1-3]。在未启动专设安全措施的情况下，安全壳内气溶胶可通过重力沉降、布朗扩散、扩散泳沉积、热泳沉积等多种自然去除的方式沉积在热构件表面。该文建立了单根传热管的传热与气溶胶沉积模型，重点研究了4种自然去除机制下PCS换热器传热管壁面的气溶胶沉积规律。

1 理论模型

1.1 气溶胶沉积模型

气溶胶颗粒的扩散、碰撞等特性与克努森数Kn有关，定义如公式（1）所示。

式中：dp为气溶胶颗粒直径，m；λg为气体分子平均自由程，m，计算如公式（2）所示。

式中：kb为玻尔兹曼常数，J/K；Tg为气相温度，K；dg为气体有效分子直径，m；Pg为气相压力，Pa。

随着克努森数Kn的不断增大，颗粒从连续流区（Kn＜＜ 1时），变为过渡区（Kn= 0.4～20），再变为自由分子区（Kn>> 1）。为了假设过渡区和自由分子区时颗粒仍处于连续气流中运动，需要引入坎宁修正因子Cc校正，如公式（3）所示。

悬浮气溶胶能以自然去除方式沉积到传热管壁面，自然去除系数λt，j计算式如公式（4）所示。

式中：Adep，j为表面j可供沉积面积，m2；Vg……