陳子佳，陸道綱，趙海琦，梁江濤，張鈺浩,*

蒸汽發(fā)生器主給水管道不同位置斷裂后設(shè)備冷卻水系統(tǒng)泵廠房漫流特性分析

陳子佳1,2，陸道綱1,2，趙海琦1,2，梁江濤1,2，張鈺浩1,2,*

（1. 華北電力大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院，北京 102206；2. 非能動(dòng)核能安全技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102206）

核電廠蒸汽發(fā)生器主給水管道橫跨設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）泵廠房，其中布置有柴油機(jī)、泵等重要設(shè)備。在CCS泵廠房發(fā)生蒸汽發(fā)生器主給水管道雙端破裂事故工況下，需保證布置在CCS泵廠房內(nèi)的CCS泵組不會(huì)因?yàn)樗投斐墒?，因此，需要?duì)該漫流特性進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。已有研究大多關(guān)注管道破裂后流體高速噴射行為，而較少研究噴射流體在CCS泵廠房中漫流積淀情況，同時(shí)由于設(shè)備冷卻水系統(tǒng)泵廠房空間尺寸巨大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難開展原型尺寸實(shí)驗(yàn)研究。因此分別對(duì)破管位置位于CCS泵廠房5.334 m層空間和CCS泵廠房11墻與近核島側(cè)防甩墻之間的壓力隔間兩類事故場(chǎng)景分別進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算。模擬結(jié)果表明：在蒸汽發(fā)生器雙端斷裂觸發(fā)跳泵事故下，泄放水流量在11 s內(nèi)即迅速下降，破口位置處于5.334 m層空間和壓力隔間兩類條件下均不會(huì)淹沒CCS泵防水臺(tái)，不影響CCS泵的正常運(yùn)行。破口位于5.334 m層空間位置時(shí)設(shè)計(jì)預(yù)留開孔能有效排出漫流的泄放水；破口位于壓力隔間內(nèi)時(shí)設(shè)計(jì)的鋼格柵也能有效排出漫流的泄放水。本研究為CCS泵廠房空間設(shè)備冷卻水系統(tǒng)泵廠房防水淹策略優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要數(shù)值參考。

AP1000；VOF模型；漫流特性；防水淹；數(shù)值模擬

AP1000核電廠的常規(guī)島汽輪機(jī)廠房中的第一軸和第二軸間的結(jié)構(gòu)稱為常規(guī)島CCS泵廠房，CCS泵廠房緊緊挨著核電廠核島部分的輔助廠房、附屬廠房和汽輪機(jī)廠房大廳，是連接核島和常規(guī)島的重要廠房。其中布置的設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（CCS）驅(qū)動(dòng)泵[1]能夠確保在事故工況下為安全系統(tǒng)提供冷卻水以防止堆芯燒毀。然而蒸汽發(fā)生器主給水管道在CCS泵廠房區(qū)域空間（以下簡稱“5.334 m層空間”）或CCS泵廠房11墻與近核島側(cè)防甩墻間的壓力隔間（以下簡稱“壓力隔間”）發(fā)生雙端斷裂情況下，噴放的冷卻水大量在CCS泵廠房內(nèi)累積，造成水位升高并可能超過設(shè)備防水臺(tái)高度，可能對(duì)CCS泵廠房內(nèi)設(shè)備冷卻水系統(tǒng)泵廠房中的關(guān)鍵設(shè)備CCS泵等造成損壞，因此需要對(duì)事故工況下泄放水漫流積淀過程進(jìn)行研究。由于該空間體積巨大、且結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，幾乎無法開展實(shí)驗(yàn)研究，所以十分必要開展該泄放漫流過程三維數(shù)值模擬研究，從而為CCS泵廠房防水淹設(shè)計(jì)提供參考。因此，本文基于FLUENT軟件，采用VOF模型[2,3]對(duì)AP1000核電廠CCS泵廠房在蒸汽發(fā)生器給水管道不同位置處發(fā)生雙端斷裂的情況下進(jìn)行漫流及防水淹數(shù)值計(jì)算。

VOF（Volume of Fluid）模型是Hirt等[4]提出的適合于2種或多種互不穿透流體間界面追蹤的計(jì)算方法，張光碧等[5]運(yùn)用VOF模型對(duì)大渡河與楠椏河交匯處的護(hù)堤工程區(qū)及其影響范圍進(jìn)行了計(jì)算分析；薛承文等[6]利用FLUENT軟件VOF模型求解了帶自由液面二維水流流動(dòng)問題；關(guān)大瑋等[7]曾用RNG數(shù)學(xué)模型與VOF模型相結(jié)合的方法，對(duì)溢流壩泄流流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬?？卤萚8]利用FLUNET開展泄放水噴放數(shù)值計(jì)算，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。但是目前對(duì)AP1000核電廠設(shè)備CCS泵廠房內(nèi)泄洪的相關(guān)數(shù)值模擬研究幾乎沒有。

因此本文運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)蒸汽發(fā)生器主給水管道CCS泵廠房5.334 m層空間及壓力隔間發(fā)生雙端斷裂情況下進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，模擬其漫流積淀情況，分析在0 m層設(shè)計(jì)鋼格柵將漫流水引出的泄洪途經(jīng)的合理性，并與蒸汽發(fā)生器主給水管道在5.334 m層空間內(nèi)發(fā)生雙端斷裂情況進(jìn)行對(duì)比研究，進(jìn)而對(duì)CCS泵廠房防水淹策略進(jìn)行評(píng)價(jià)及優(yōu)化。

1　三維模型建立與網(wǎng)格劃分

AP1000核電廠CCS泵廠房[9]寬約12.3 m，長約 60 m，自下而上分別為：-3.8 m層接中轉(zhuǎn)地坑；0 m層，布置CCS泵和熱交換器；5.334 m層，蒸汽發(fā)生器主蒸汽管道與主給水管道從該層通過。模型按照1:1原型尺寸進(jìn)行建模，由于局部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在建模過程中對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適當(dāng)保守的簡化，其簡化原則為：模型能夠準(zhǔn)確獲取第一跨空間內(nèi)泄放水關(guān)鍵動(dòng)態(tài)漫流過程，且漫流計(jì)算受到局部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的影響盡量小。例如：

（1）兩臺(tái)CCS泵的外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其精準(zhǔn)模擬對(duì)于研究水在泵廠房大空間內(nèi)的泄放漫流過程影響很小，而局部詳細(xì)反而會(huì)大量增加網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)量。因此建模時(shí)將其外形結(jié)構(gòu)簡化為長方體，保留其大致外形尺寸結(jié)構(gòu)及下部防水臺(tái)。

（2）CCS泵廠房中無流體流經(jīng)的設(shè)施僅保留其外部特征，而對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行簡化。

其他細(xì)節(jié)的簡化均按上述原則進(jìn)行，對(duì)水動(dòng)態(tài)漫流過程影響很小。

CCS泵廠房整體模型簡化圖如圖1所示。

圖1　CCS泵廠房整體模型圖

采用ICEM軟件劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，選取約300萬、600萬、1 200萬網(wǎng)格在關(guān)鍵位置處水體積份額進(jìn)行敏感性分析。選取5 s時(shí)刻CCS泵廠房中噴放出口處關(guān)鍵監(jiān)測(cè)線處水的體積份額作對(duì)比曲線，其監(jiān)測(cè)位置為=19.15 m，=7.618 m，=5.334～10.74 m，其結(jié)果如圖2（a）～（b）。根據(jù)三種不同數(shù)量網(wǎng)格計(jì)算結(jié)果的比較，以1 200萬網(wǎng)格為基準(zhǔn)做定量分析圖（b）可以發(fā)現(xiàn)，600萬網(wǎng)格與1 200萬網(wǎng)格的絕對(duì)誤差要小于300萬網(wǎng)格與1 200萬網(wǎng)格的絕對(duì)誤差，考慮計(jì)算精度與計(jì)算效率因素，最終選用600萬網(wǎng)格開展后續(xù)瞬態(tài)數(shù)值計(jì)算，600萬網(wǎng)格示意圖如圖2（c）所示。

圖2　網(wǎng)格劃分及敏感性分析

2　CCS泵廠房三維數(shù)值計(jì)算模型

2.1　VOF模型

VOF方法通常用來求解帶有自由液面的復(fù)雜三維流動(dòng)計(jì)算問題[10,11]，該方法通過求解動(dòng)量方程和連續(xù)性方程模擬兩種及以上不相混雜的流體運(yùn)動(dòng)并追蹤每種流體所占體積份額，并設(shè)置一種流體為主流態(tài)，其余流體流動(dòng)設(shè)為輔流態(tài)[12,13]。模型對(duì)每一種流體引入其體積分?jǐn)?shù)，并根據(jù)其每一控制單元的體積分?jǐn)?shù)確定相同截面。

式中：——時(shí)間；

2.2　湍流模型

連續(xù)方程：

動(dòng)量方程：

式中：——壓力；

——界面曲率。

式中：——壓力；

——界面曲率。

式中：——壓力；

——界面曲率。

2.3　邊界條件

根據(jù)在CCS泵廠房中不同破口位置使用Flownex軟件建立二回路汽水系統(tǒng)模型，基于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析結(jié)果，給出本三維數(shù)值計(jì)算入口邊界條件：

（1） 5.334 m層空間內(nèi)持續(xù)泄放分析（工況一）：模型入口位于蒸汽發(fā)生器主給水管道橫穿5.334 m層空間處，模擬在5.334 m層空間中蒸汽發(fā)生器主給水管道雙端斷裂，保守假設(shè)泄放水在40 s內(nèi)持續(xù)以正常運(yùn)行工況下主給水流量943.7 kg/s流入[18]；模型出口在5.334 m層的位于隔間右側(cè)的四組預(yù)留開孔用于泄放水排出，氣體出口位于CCS泵廠房頂部空間，其詳細(xì)位置如圖3所示。

（2）壓力隔間內(nèi)持續(xù)泄放分析（工況二）：模型入口位于5.334 m層CCS泵廠房11墻與近核島側(cè)防甩墻間，泄放水直接流入壓力隔間內(nèi)。保守假設(shè)泄放水在40 s內(nèi)以正常運(yùn)行工況下的額定給水流量943.7 kg/s持續(xù)泄放進(jìn)入壓力隔間內(nèi)；模型出口位于-3.8 m層套管直排出口，最終排入地坑內(nèi)，氣體從5.334 m層頂部排氣孔排出。

圖3　邊界條件示意圖

（3）壓力隔間跳泵工況分析（工況三）：該工況在工況二的基礎(chǔ)上更為真實(shí)地模擬實(shí)際流動(dòng)情況。由于主給水管道斷裂，在11 s時(shí)二回路除氧器觸發(fā)主給水泵跳泵保護(hù)，從而停止泄放進(jìn)水，因此設(shè)置入口流量在11 s后迅速降低為0。

以上三種工況是在環(huán)境溫度為 20 ℃的情況下進(jìn)行的。

3　計(jì)算結(jié)果分析

3.1　5.334 m空間內(nèi)持續(xù)泄放漫流特性分析

工況一模擬研究當(dāng)一根蒸汽發(fā)生器主給水管道發(fā)生雙端斷裂，泄放水直接噴放到5.334 m層空間區(qū)域內(nèi)直到到達(dá)平衡水位時(shí)，這一過程中其漫流水是否會(huì)淹沒0 m層放置的CCS泵而導(dǎo)致其功能喪失。

模擬計(jì)算結(jié)果表明，噴放而出的泄放水從給水管道流出后首先沖擊到5.334 m層的墻壁上，而后在該層累積一定程度后通過5.334 m層的四個(gè)預(yù)留開孔排出泄放水，其10 s與40 s時(shí)泄放水體積分?jǐn)?shù)如圖4所示。

圖4　不同時(shí)刻泄放水體積分?jǐn)?shù)圖

為防止漫流水進(jìn)入0 m層空間淹沒CCS泵影響其正常運(yùn)行，在5.334 m層設(shè)計(jì)了兩個(gè)擋水沿——擋水沿1阻擋泄放水進(jìn)入壓力隔間從而進(jìn)入0 m層；擋水沿2阻擋泄放水進(jìn)入右側(cè)空間。通過模擬分析10 s與40 s時(shí)刻擋水沿1與擋水沿2水體積分?jǐn)?shù)對(duì)比曲線如圖5所示。在VOF模型中水體積分?jǐn)?shù)大于0.5認(rèn)為該單元內(nèi)充滿水，小于0.5則為空氣[19]。

圖5　10 s與40 s內(nèi)擋水沿1、2附近水體積分?jǐn)?shù)變化圖

通過分析10 s和40 s擋水沿1、2水體積分?jǐn)?shù)可以得出在40 s之內(nèi)漫流水在5.384 m達(dá)到最高，但遠(yuǎn)沒有達(dá)到最高高度5.734 m（即擋水沿高度0.4 m+層高5.334 m之和）。由于蒸汽發(fā)生器主給水管道事故發(fā)生最嚴(yán)重情況發(fā)生在40 s內(nèi)，且漫流水在該時(shí)間內(nèi)不會(huì)淹沒擋水沿從而進(jìn)入0 m層，與此同時(shí)泄放水通過5.334 m層的預(yù)留開孔［如圖3（a）標(biāo)注位置處］流出CCS泵廠房。該工況保守假設(shè)噴放40 s后觸發(fā)跳泵保護(hù)，噴放流量很快降低為0，泄放水不斷從預(yù)留開孔處流出，此后水位會(huì)持續(xù)下降，因此針對(duì)該工況下的破口事故的預(yù)留開孔設(shè)計(jì)是合理的。

3.2　壓力隔間內(nèi)持續(xù)泄放漫流特性分析

壓力隔間內(nèi)持續(xù)泄放分析模擬研究當(dāng)蒸汽發(fā)生器一根蒸汽發(fā)生器主給水管道發(fā)生雙端斷裂泄放水直接噴放到CCS泵廠房11墻與近核島側(cè)防甩墻間，泄放水直接噴放進(jìn)入0 m設(shè)備層是否會(huì)對(duì)CCS泵造成危害。

在蒸汽發(fā)生器給水管道破裂后泄放水在慣性和重力的作用下繼續(xù)向前以較大的速度撞擊到5.334 m層墻壁上，由于壓力隔間空間尺寸較小且5.334 m層與0 m層間是聯(lián)通的，因此泄放水可直接流入0 m層，而后泄放水在0 m層壓力隔間內(nèi)不斷累積，泄放水累積到一定程度后通過0 m層門洞流入CCS泵所在空間進(jìn)而在整個(gè)0 m層累積。根據(jù)反應(yīng)堆熱工準(zhǔn)則和縱深防御原則，在主給水管道破裂后要保證CCS泵180 mm防水臺(tái)不被漫流水淹沒，因此在0 m層設(shè)計(jì)有鋼格柵使漫流水及時(shí)排入0 m層下部的管溝中。40 s內(nèi)漫流水分布如圖6所示，40 s時(shí)刻流線圖如圖7所示。

事故發(fā)生后5 s時(shí)泄放水直接從斷裂的主給水管道破口處噴放而出，在保守假設(shè)情況下，由于給水泵并未及時(shí)關(guān)閉使得泄放水不斷從蒸汽發(fā)生器主給水管道破口位置大量流出，撞擊到二層空間墻壁后隨即流入0 m層，由于破口時(shí)間較短還未在0 m層累積。

10 s時(shí)刻由于泄放水不斷流入CCS泵廠房，水位逐漸在0 m層累積并通過該層兩個(gè)門洞流入CCS泵所在空間；20～30 s時(shí)刻泄放水逐漸累積并流到CCS泵附近位置；30～40 s隨著泄放水的累積，CCS泵底部有泄放水累積，與此同時(shí)部分泄放水通過鋼格柵流入0 m層下層管溝中并在此繼續(xù)累積，累積到一定程度后排入底部儲(chǔ)水坑，CCS 泵周圍水體積分?jǐn)?shù)如圖 8所示。

通過前40 s CCS泵附近水體積分?jǐn)?shù)可分析得出，由于CCS泵底部設(shè)置了高180 mm的防水臺(tái)，而在前40 s時(shí)180 mm高度位置處水體積分?jǐn)?shù)僅為0.14，該工況模擬40 s內(nèi)泄放水持續(xù)噴放的非常保守的假設(shè)工況，其40 s內(nèi)CCS泵周圍水位高度如圖9所示。

圖6　不同時(shí)刻泄放水體積分?jǐn)?shù)圖

圖7　工況二40 s泄放水流線圖

圖8　工況二CCS泵水體積分?jǐn)?shù)

圖9　工況二CCS泵周圍水位高度

從圖9可以看出，前15 s內(nèi)CCS泵周圍水位上升緩慢，主要由于泄放水在5.334 m層空間逐漸累積到一定程度后才能流向0 m層空間。15 s后CCS泵周圍水位逐漸升高，同樣由于需要在0 m層空間逐漸累積，因此在20～30 s時(shí)間內(nèi)緩慢上升。累積到一定程度后水位高度逐漸上升，并在36 s時(shí)達(dá)到最大值74 mm，但是由于預(yù)留開孔使得在0 m層堆積的漫流水得以流出，使得水位高度下降。但是總體高度并未超過CCS泵防水臺(tái)高度180 mm，因此對(duì)CCS泵并未造成危害。

而實(shí)際在蒸汽發(fā)生器主給水管道發(fā)生雙端斷裂情況下主給水泵會(huì)及時(shí)跳泵（約11 s），因此該工況下入口邊界條件泄放水的噴放流量會(huì)隨著時(shí)間增長而逐漸減小為0，進(jìn)而實(shí)際情況下40 s時(shí)CCS泵周圍水位不會(huì)超過180 mm，因此，設(shè)置工況三進(jìn)一步模擬接近真實(shí)泄放條件下的漫流工況。

3.3　壓力隔間泄放后跳泵工況分析

工況一與工況二皆是在保守假設(shè)最大威脅情況下模擬主蒸汽管道在不同位置處破裂，而工況三在工況二保守模擬基礎(chǔ)上模擬更為真實(shí)的實(shí)際情況。通過Flownex商業(yè)軟件對(duì)二回路汽水系統(tǒng)進(jìn)行總體建模及調(diào)試，得到隨著破口持續(xù)噴放在11 s時(shí)主給水泵流量過大直至過載跳泵。即入口流量前11 s為額定流量，11 s后迅速降低至0 kg/s。

11 s 之前該工況與工況二模擬結(jié)果相同，蒸汽發(fā)生器給水管道破裂后泄放水在慣性和重力的作用下繼續(xù)向前以較大的速度撞擊到5.334 m層墻壁，并在壓力隔間內(nèi)堆積后流向0 m層空間，如圖5所示。11 s后主給水泵跳泵，破口處無冷卻水繼續(xù)流入CCS泵廠房中，11 s前流入CCS泵廠房中的泄放水進(jìn)而從5.334 m與0 m層空隙處向下流動(dòng)進(jìn)入0 m層并通過0 m層的鋼格柵流入下部排水溝，各時(shí)刻水體積分?jǐn)?shù)分布如圖10所示。

圖10　工況三不同時(shí)刻泄放水體積分?jǐn)?shù)圖

11 s后在無流量注入的情況下冷卻水逐漸流入0 m層空間、堆積并從鋼格柵流入下部管溝，由于無泄放流量，CCS泵廠房0 m層水位逐漸下降，CCS泵周圍水位如圖11所示，從圖中可以看出隨著時(shí)間的推移，CCS泵周圍水位在0～30 s內(nèi)先上升，30 s后水位開始逐漸下降，由于0 m層空間跨度很大，且泄放水量有限，使得該工況下最高水體積分?jǐn)?shù)也并未超過0.2，因此在實(shí)際情況下在壓力隔間上方主給水管道發(fā)生斷裂時(shí)CCS泵也可以保證足夠安全，通過在0 m層設(shè)置鋼格柵以泄放漫流水的設(shè)計(jì)是合理可行的。

圖11　工況三CCS泵附近水體積分?jǐn)?shù)

4　CCS泵廠房泄洪策略分析

本文模擬了AP1000核電廠CCS泵廠房中蒸汽發(fā)生器在不同位置發(fā)生雙端斷裂的情況，下面將對(duì)三種不同工況進(jìn)行對(duì)比，分析不同事故工況對(duì)CCS泵的威脅程度。圖12是在40 s時(shí)刻時(shí)工況一、工況二與工況三CCS泵周圍水體積分?jǐn)?shù)對(duì)比。

圖12　工況一、工況二、工況三40 s水體積分?jǐn)?shù)對(duì)比

工況一與工況二皆是在假想最嚴(yán)重的40 s內(nèi)連續(xù)泄放事故工況下的模擬分析，通過圖12對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)工況一情況即蒸汽發(fā)生器主給水管道破口位置位于5.334 m層空間時(shí)，由于泄放水僅在5.334 m層堆積并及時(shí)通過預(yù)留開孔排出，泄放水無法抵達(dá)0 m層，CCS泵周圍并無泄放水持續(xù)積淀，因此對(duì)CCS泵并不構(gòu)成威脅。

工況二蒸汽發(fā)生器給水管道破在壓力隔間情況下，由于CCS泵廠房在該位置處0 m層與5.334 m層直接相通，因此泄放水幾乎無阻擋地流向0 m層，但由于CCS安放位置相對(duì)居中且CCS泵廠房0 m層跨度長、面積大，漫流水首先在0 m層低水位流動(dòng)，并不會(huì)直接對(duì)CCS泵產(chǎn)生影響，隨著泄放水的積淀和鋼格柵泄放的雙重作用最終使得CCS泵周圍水位維持穩(wěn)定，圖12中40 s最高水位CCS泵180 mm防水臺(tái)水位幾乎為零，因此該工況疏水設(shè)計(jì)安全。

工況三為最接近實(shí)際事故工況下的模擬分析，在工況二基礎(chǔ)上模擬結(jié)果可驗(yàn)證通過在0 m層設(shè)計(jì)鋼格柵的方法使得蒸汽發(fā)生器給水管道破于壓力隔間位置時(shí)，由于僅前11 s有泄放流量，此后由于跳泵造成噴放流量迅速降低為0，使得0 m層水位先升高后降低，事故嚴(yán)重程度遠(yuǎn)低于工況二，CCS泵并無漫流淹沒風(fēng)險(xiǎn)[20]。

5　結(jié)論

本文通過工況一模擬蒸汽發(fā)生器主給水管道破口位于5.334 m層空間處，通過工況二與工況三分模擬蒸汽發(fā)生器主給水管道破口位于壓力隔間處，可以得出以下主要結(jié)論：

（1）基于三維數(shù)值模擬，獲得了不同破口位置時(shí)漫流情況隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，能夠有效模擬在蒸汽發(fā)生器主給水管道發(fā)生破口事故后泄放水在設(shè)備冷卻水泵廠房內(nèi)的漫流積淀情況。

（2）工況二：5.334 m層空間內(nèi)持續(xù)泄放與工況三：壓力隔間內(nèi)持續(xù)泄放分析兩種保守工況下，分別通過預(yù)留開孔和鋼格柵可以有效地排出廠房中的漫流水，對(duì)CCS泵并無安全危害。

（3）工況三：在11 s觸發(fā)跳泵的實(shí)際工況下，通過在0 m層設(shè)計(jì)鋼格柵可有效降低0 m層的CCS泵附近水位，滿足瞬時(shí)滿流量下的泄放要求，該工況下能夠保證CCS泵安全運(yùn)行。

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Analysis of the Overflow Characteristics in the Component Cooling Water System Pump Building when the Steam Generator Main Water Supply Pipe Broken at Different Positions

CHEN Zijia1,2，LU Daogang1,2，ZHAO Haiqi1,2，LIANG Jiangtao1,2，ZHANG Yuhao1,2,*

（1. School of Nuclear Science and Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；2. Beijing Key Laboratory of Passive Safety Technology for Nuclear Energy，Beijing 102206，China）

The main feed water pipeline of the steam generator in the nuclear power plant stretch across the component cooling water system (CCS) pump building, where some important equipment such as diesel engines and pumps are arranged. Under the double-ended fracture accident of the main feed water pipeline in the CCS pump building, it is necessary to ensure the CCS pumps arranged in the CCS pump building will not loss efficacy due to flooding. However, most of the studies focus on the high-speed jet behavior of the fluid after the pipeline rupture, but less on the accumulation of the jet fluid in the CCS pump building. Moreover, due to the huge size and complex structure of the CCS pump building, experimental study on the prototype size can hardly be carried out. Therefore, three-dimensional numerical calculations were carried out under two types of accidental scenarios, including different pipe broken positions in the 5.334 m floor space and in the pressure compartment between the 11th wall and the anti-throw wall near the nuclear island, respectively. The simulation results show that under the double-ended fracture accident, the sprayed water drops rapidly within 11 seconds, and the broken positions in the 5.334 m floor space and the pressure compartment will not submerge the CCS pump waterproof platforms. Therefore, this accident will not affect the normal operation of the CCS pump set. The results show that the drainage grid can effectively discharge the overflow water when the breach is located in the space of 5.334 m. When the breach is located in the pressure compartment, the designed steel grid can also effectively discharge the overflow water. This study provides an important reference for the optimal design of the waterproof flooding strategy for the CCS pump building.

AP1000；VOF model；Flooding；Waterproof；Numerical simulation

TL48

A

0258-0918（2022）02-0416-11

2021-02-20

陳子佳（1997—），女，河南開封人，碩士研究生，現(xiàn)主要從事反應(yīng)堆熱工水力學(xué)方面研究

張鈺浩，E-mail：zhangyuhao@ncepu.edu.cn