壓水堆安全殼廢水排放管路和閥門(mén)的沖蝕研究

　　利用計算流體力學(xué)軟件對安全殼廢水排放系統管道及蝶閥的固體雜質(zhì)顆粒沖蝕問(wèn)題進(jìn)行了模擬分析，跟蹤了粒子的運動(dòng)軌跡，計算得到了在不同流速下固體顆粒對管道及閥門(mén)的沖蝕情況，確定了受侵蝕嚴重的部位。

　　1、概述

　　壓水堆(PWR) 核電站在長(cháng)期運行以后，安全殼地坑中會(huì )聚集一定量的含有固體顆粒的放射性廢水，當地坑廢水液位升至規定值時(shí)需啟動(dòng)廢水排放系統對其排放。排放的廢水進(jìn)入排放管節流件如閥門(mén)的腔室、閥座或閥芯等處時(shí)，由于截流作用流固混合物會(huì )對閥腔產(chǎn)生沖蝕，進(jìn)而影響閥門(mén)部件的壽命。廢水排放系統設計時(shí)，節流件的選擇、系統流速的選擇、都將影響閥門(mén)的使用壽命。因此，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為在確定系統參數時(shí)有必要對潛在發(fā)生固體顆粒沖蝕的管路系統進(jìn)行分析評價(jià)。

　　本文利用計算流體力學(xué)(CFD) 軟件對PWR 安全殼廢水排放系統帶有蝶閥的圓管內固體顆粒沖蝕問(wèn)題進(jìn)行了模擬，為管路系統的優(yōu)化設計提供參考。

　　2、計算模型及邊界條件

　　計算模型是一個(gè)帶有蝶閥的管路，管道內徑D= 81mm，管道長(cháng)度L=8000mm，蝶閥位于管道的中部位置。由于模型的對稱(chēng)特殊性，在計算中對模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化，沿模型的一半作為計算模型(圖1) 。

圖1 分析模型

　　管道入口為速度入口邊界，固液兩相均以恒定的初始速度進(jìn)入流場(chǎng)，湍流強度為5%。假定排放管路的3 個(gè)初始速度分別為w=5m/s、w= 2.5m/s和w =1m/s。

　　4、結語(yǔ)

　　通過(guò)對模擬數據的處理分析，確定了帶有蝶閥的管路中，在管內為固液兩相流動(dòng)時(shí)，固體粒子與邊界碰撞最激烈的部位是閥門(mén)出口的蝶板邊緣及與蝶板相垂直的管壁。當流速為5m/s 時(shí)，閥門(mén)出口的管道及蝶板上沖蝕現象很明顯。當速度降低時(shí)，沖蝕現象會(huì )隨之降低。建議廢水排放管路流速應控制在1m/s 以?xún)�。輸送流固混合物的工藝系統閥門(mén)受沖蝕現象不可避免，建議閥門(mén)設計時(shí)，考慮在蝶板邊緣采用適當的抗磨損材料。