薛　伟，李　颖，佟立丽，陈　松，潘　楠

大空间内混合气体迁移及外部冷却影响试验研究

薛伟1，李颖1，佟立丽1，陈松2，潘楠2

（1. 上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240；2. 上海核工程研究设计院有限公司，上海 200233）

核电厂严重事故条件下，外部冷却对安全壳内混合气体行为的影响可能带来额外的氢气风险。本文对大空间内混合气体迁移行为及外部冷却的影响进行了试验研究。试验中采用氦气来替代氢气，试验开始阶段将一定体积份额的水蒸气和氦气混合物注入试验容器。混合气体在初始动量的作用下，向容器上部空间迁移，在空间内形成上部氦气体积浓度高、中下部氦气体积浓度低的分层现象。当混合喷放停止一段时间后开启外部冷却系统，由于外部冷却带走热量使得空间内蒸汽产生冷凝，随着系统温度和压力的下降，氦气体积浓度呈现快速上升的趋势。结果表明，外部冷却增强了对流换热，使得容器内温度更加均匀，但蒸汽冷凝引起氦气体积浓度大幅升高。

氢气风险；外部冷却；蒸汽冷凝；气体迁移

氢气安全是核工业界一直关注的重点研究问题，国际各大研究机构针对严重事故条件下的氢气迁移行为研究开展广泛研究，如TOSQAN[1]、THAI[2]和MISTRA[3]等。福岛核事故后，国家核安全局对严重事故下氢气安全问题提出了更高的要求[4]。严重事故缓解措施对氢气分布的影响研究值得进一步关注。

外部冷却是缓解事故后果和保持安全壳完整的有效方法之一[5]，其主要特点是来自高位水箱的水喷淋在钢制安全壳外壁面形成水膜冷却，安全壳内壁面发生蒸汽冷凝。……