多相管流输运特性的数值计算研究.pdf

第一章绪论 第一章绪论 1．1引言 自1954年6月27日，世界上第一座核电站——前苏联奥布宁斯克(Obninsk) 5MW核电站并网发电，人类开始了利用核电的新纪元。根据世界核协会(WNA) 网站提供的资料，截止2013年6月1日，全球共有30多个国家运行着434台核 7％左右。 电机组，总净装机容量为3．74亿kW，占世界总发电量1 我国是能源消费大国，以煤炭为主要能源。但是以煤炭等不可再生的化工原 料作为主要能源，对环境造成了严重污染，例如雾霾、温室效应和酸雨等；煤炭 资源有限，不可能作为长期主要能源；且运输量大，由煤造成的输运紧张状况不 可能解决。核能是世界公认的唯一可以大规模取代煤炭等化石燃料，是解决我国 能源和环境问题最现实的途径。 核能不仅清洁、安全、经济，而且稳定性好，可以提供大规模稳定电力资源， 不受环境、气象和季节等的影响。可以有效优化我国能源结构、缓解能源供需矛 盾和缓解压力…。据统计，全球每年由于燃烧化石燃料而排放出250亿吨的温室 气体，照此发展，2030年，全球气温将上升1．5．4．5℃，发展清洁能源刻不容缓 [21。核能不仅不释放污染气体，而且能量密度非常高。相同质量的铀和煤炭，铀 释放的能源约为煤的270万倍。 我国核电发展经历了三个阶段：起步、适度发展和积极发展，目前正处于大 力发展中。目前有9个核电站18台机组在运营中，10个核电站19台机组在建 设，24个核电站在筹建中(见表1．1)。截止2013年8月底，我国总装机容量为 过多年的发展经验积累，我国己建设了完整的核能体系，培养了一批高水平核能 技术团队。 2011年日本福岛核事故后，我国立即对正在运动的核设施进行安全检查， 结果表明我国运行中的核电站均符合国家核安全法律法规和技术标准。我国充分 汲取福岛的教训，对目前运行的核设施提高安全运行标准和防范系统，坚持积极 第一章绪论 发展核能的能源战略不动摇。相关部门制定了《核电发展专题规划2005．2020》 【41、《核电中长期发展规划2011-2020》等，提出到2020年我国核电年发电量达 奥朗德共同见证下，中国广核集与法国电力公司在巴黎签署了关于英国新建核电 项目工业合作协议和关于核能领域研发、设计、采购及运维合作协议。 虽然经过十多年的发展，我国核电技术发展迅猛，但是依然存在诸多问题。 我国铀资源储量偏少，是中国核能可持续发展的瓶颈之一；核电技术还不够成熟， 部分设备仍需依靠国外进口；核废料处置技术急需提高，需着手建设更多核废料 处置场。在技术问题中，核电材料也是制约其发展的重要部分。在核电站二回路 和主回路系统中，由于高温高压的运行条件，使得设备材料在流体的影响下极易 老化，给核电安全生产带来隐患。 表1．1我国在建核电站 Table1．1Nuclear underconstructioninChina powerplants 1．2核电站材料老化 核电站回路运行在高温高压的条件下，比如美国西屋公司【51对APl000核电 第一章绪论 站机组主蒸汽系统的热工水力设计参数为：设计温度315．6。C，设计压力8．27MPa， 总流量约为1 级核电站机组主蒸汽热工水力设计参数为：设计温度316。C，设计压力8．6MPa， 总流量约为1613kg／s。 核电站汽水管道大部分由碳钢等材料制成，在长期这样的高温高压流体的冲 蚀和腐蚀双重作用下，易造成材料减薄现象，这种现象称之为流体腐蚀 fFloW．Induced 冲击(LDI)等。核电站各组件易受到各种老化机理的影响，比如侵蚀腐蚀【7】、流 体加速腐蚀(FAC)【81、疲劳(Fatigue)、腐蚀疲劳(CorrosionFatigue)、点状腐蚀(Pitting) 和应力腐蚀开裂(SCC)[91。因此，有效检测和防护敏感位置的材料老化问题对保 证核电站安全运营非常重要。材料老化的预测和检测是核电站寿命管理中最关键 的问题。 ㈧“ ·I