一、引言

蒸汽发生器是核电厂的关键设备之一，也是核动力装置运行中发生故障最多的设备之一，它的安全运行是确保核电厂安全运行的重要环节[1]。在钠冷快堆蒸汽发生器中，水/水蒸汽在传热管内流动，液态金属钠在壳侧流动。传热管内水/水蒸汽的压力很高，而液钠沸点高(大气压力下的沸点是881℃)，其在壳侧压力只有大气压力的几倍[2]。一旦传热管泄漏，水/水蒸汽就会泄漏到壳侧，在壳侧发生强烈的钠水反应。当泄漏率在0.1g/s～10g/s范围内时称之为小泄漏。发生小泄漏时，传热管在高温和高腐蚀性产物的腐蚀下，机械性能降低，会发生过热破裂和损耗失效。蒸汽发生器中压力上升，压力的传播甚至导致二回路和中间热交换器结构失效，二回路遭到放射性污染[3]。因此小钠水反应问题的研究对于蒸汽发生器安全运行和二回路的完整性具有重要的意义。

医院药学部临床药学室见习(第四学期)：在消化内科、呼吸内科、心血管内科、内分泌科、神经内科、肿瘤科、ICU、妇产科、小儿科等科室中至少选5个科室，学生随同专科临床药师下病房观摩药学查访和病人的药学监护过程，培养学生“以人为本，一视同仁，尊重患者，保护权益，廉洁自律，忠实守信，崇尚科学，开拓创新”的人文精神，加深了解临床药师工作内容，加深对临床药师职业的感性认识，为高年级(三、四年级)的理论课学习打下基础。

本文采用ANSYS FLUENT对不同壳侧压力下的小泄漏钠水反应进行数值模拟，得到壳侧压力可以影响化学反应产物的分布与扩展，但不影响反应区最高温度值的结论。

二、计算模型

本文假设蒸汽发生器传热管泄漏孔口形状为圆形孔，孔口大小不变，初始阶段水蒸气泄漏量输入为定值；水蒸气喷射到液钠中立刻发生化学反应，产物在钠中的溶解忽略不计。

几何模型选取长1800mm，宽400mm的二维矩形结构，网格划分方法选取二维结构化网格方法，网格质量保持在0.9以上。多相建模方法选择欧拉方法，多相流模型选择欧拉模型，计算区域属于湍流区域，湍流模型选用两方程模型，添加组分输运模型。化学反应模型采用阿伦尼乌斯方程计算化学反应速率常数[4]。钠水化学反应的方程式如下方程所示[5]。离散格式采用二阶迎风格式，数值算法选用相耦合SIMPLE算法。

本文选取两种壳侧压力进行计算，分析壳侧压力对钠水反应现象的影响。两种工况的钠-水蒸汽发生器热工参数输入见表1。

(1)

Na(l)+H2O(g)=NaOH(l)+1/2H2(g)

表1 计算工况

主要参数名称数值钠侧温度(℃)467水侧温度(℃)370管壁材料2.25Cr-1Mo泄漏孔直径(mm)0.2水侧压力(MPa)14Case1钠侧压力(MPa)0.8Case2钠侧压力(MPa)0.5

三、计算结果与分析

图2表示不同壳侧压力下计算到100ms时刻产物氢氧化钠的质量分数分布。可以看出，壳侧压力越高，氢氧化钠分布区域沿着射流顺流方向相比水平方向发展更明显，壳侧压力对于氢氧化钠浓度范围有明显影响。

地理国情是国土疆域面积、地形地貌特征、地理区域划分、道路交通网络、江河湖海分布、土地利用与地表覆盖、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局等自然和人文地理要素的宏观性、整体性、综合性体现，是我国重要的基本国情。2013―2015年，第一次全国地理国情普查工作顺利开展并圆满收官，其成果已在“多规合一”、城市规划实施监管、环境保护与治理、自然资源负债表编制等多个领域得到应用，在生态文明建设中发挥了不可或缺的作用。随着应用领域的扩大、应用层级的提升，对持续开展地理国情变化监测提出了迫切需求。

(case1) (case2) 图1 100ms时刻氢气质量分数分布

图1表示不同壳侧压力下计算到100ms时刻气体混合物中氢气的质量分数分布。对比两图可以发现，氢气浓度比较高的地方出现在液钠和水蒸汽界面，壳侧压力越高，氢气分布沿着水蒸气射流顺流方向比水平方向发展越明显，说明壳侧压力对于氢气的扩散与分布范围有明显影响。

(case1) (case2) 图2 100ms时刻氢氧化钠质量分数分布

计算还可以获取不同壳侧压力下反应区气体最高温度值，发现两种工况反应区的温度分布和范围不同，其中工况1反应区最高温度是1511.408K，工况2反应区最高温度是1518.084K，推测不管壳侧压力如何变化，反应区能够得到的最高温度基本一致，也就是说反应区壳侧压力虽然对于反应区高温区域范围和分布有很大影响，但对反应区的最高温度值没有明显影响。

根据我国《食品标识管理规定》第三条规定，食品标识是指粘贴、印刷、标记在食品或者其包装上，用以表示食品名称、质量等级、商品量、食用或者使用方法、生产者或者销售者等相关信息的文字、符号、数字、图案以及其他说明的总称。它是向消费者传递与食品相关的信息的重要手段，也是影响消费者购买决策的一项重要指标。

四、结论

快堆蒸汽发生器钠水反应事故是常见的事故，严重影响蒸汽发生器甚至整个二回路的安全性。本文对不同壳侧压力的钠水反应现象进行了模拟计算，分析壳侧压力对反应现象的敏感性，计算得到反应区域产物的分布于扩展情况、反应区温度等，分析得到，壳侧压力可以影响反应产物的扩展和分布，对于反应区高温区域范围有很大影响，但是对于反应区的最高温度值没有明显的影响。

【参考文献】

[1]武志广，朱丽娜，余华金.中国实验快堆蒸汽发生器热工计算[J].产业与科技论坛,2015，11：31～32

[2]Takata T,Yamaguchi A,Uchibori A,et al.Computational methodology of sodium-water reaction phenomenon in steam generator of sodium-cooled fast reactor[J].Journal of nuclear science and technology,2009,46(6)：13～623

[3]骆焱,张建民.快堆蒸汽发生器大泄漏钠-水反应计算[J].核科学与工程,2000,20(2)：154～161

[4]Takata T,Yamaguchi A,Fukuzawa K,et al.Numerical methodology of sodium-water reaction with multiphase flow analysis[J].Nuclear Science and Engineering,2005,150(2)：221

[5]Takata T,Yamaguchi A,Ohshima H,et al.Computational sensitivity study on sodium-water reaction phenomenon[J].Journal of nuclear science and technology,2006,43(5)：514～525