氮气-水体系多组分辐解平衡计算模型

TL33; 氮稳压相比于蒸汽稳压而言有机动性强、结构简单、体积小等优点.在使用氮稳压的核反应堆中,氮气在堆芯区域受辐照后分解,与水的辐解产物发生反应,生成氮氢、氮氧化合物,影响一回路冷却剂的水化学控制.目前,针对氮气在一回路冷却剂辐解产物产量的计算模型,采用反应动力学方法,需求解大量非线性病态方程,计算量大,数值不稳定,计算误差范围在-50%～100%之间,误差较大.为建立一种计算量小、数值稳定的计算模型,本文从反应热力学角度,使用辐射化学产额g与平衡常数法,基于反应平衡方程、物料守恒及电荷守恒方程建立了含氮水的辐解计算模型,假设在单个时间节点上反应达平衡并求解非线性方程组,通过更改每个时间节...

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Published in原子能科学技术 Vol. 58; no. 11; pp. 2310 - 2317
Main Authors 吕欣, 李澍, 尹俊连, 周文涛, 罗琪, 王德忠
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中广核工程有限公司,广东 深圳 518172 01.11.2024
核电安全技术与装备全国重点实验室,中广核工程有限公司,广东 深圳 518172
上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240%上海交通大学机械与动力工程学院,上海 200240
中广核工程有限公司,广东 深圳 518172%核电安全技术与装备全国重点实验室,中广核工程有限公司,广东 深圳 518172
Subjects
氮氧化合物
nitrogen pressurizer
氮稳压
chemical equilibrium
辐解平衡
radiation equilibrium
nitrogen hydrogen compound
thermodynamics
化学平衡
热力学
oxynitride
氮氢化合物
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2023.youxian.0862

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Summary:TL33; 氮稳压相比于蒸汽稳压而言有机动性强、结构简单、体积小等优点.在使用氮稳压的核反应堆中,氮气在堆芯区域受辐照后分解,与水的辐解产物发生反应,生成氮氢、氮氧化合物,影响一回路冷却剂的水化学控制.目前,针对氮气在一回路冷却剂辐解产物产量的计算模型,采用反应动力学方法,需求解大量非线性病态方程,计算量大,数值不稳定,计算误差范围在-50%～100%之间,误差较大.为建立一种计算量小、数值稳定的计算模型,本文从反应热力学角度,使用辐射化学产额g与平衡常数法,基于反应平衡方程、物料守恒及电荷守恒方程建立了含氮水的辐解计算模型,假设在单个时间节点上反应达平衡并求解非线性方程组,通过更改每个时间节点的初始条件以模拟时间的影响,最终的稳态计算结果在288～473 K温度范围内,与已有实验数据的相对误差在-60%～10%之间.本文计算了反应堆工况下的冷却剂离子浓度变化情况,并分析了关键因素对结果的影响,发现辐照产生的亚硝酸根离子含量较高,使平衡时溶液呈酸性,反应条件中的温度和氮气浓度对最终结果的影响较大,剂量率对平衡结果无影响.研究结果对使用氮稳压的反应堆水化学设计有重要指导意义.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2023.youxian.0862