【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚变事故处理，尤其涉及一种失水事故后氚分布的评估方法和装置。
技术介绍
1、聚变堆真空室是一个环截面为d型的双层结构，在托卡马克运行中提供等离子体真空环境，是核聚变装置的第一层约束屏障。失水事故是未来电厂安全评估的设计基础事故之一,真空室内失水事故发生时，在缓解措施反应过来并投入工作之前，冷却管道内高压冷却水喷射进入真空室内部，直到事故得到缓解后终止。一方面，如果水的蒸汽压力超过了真空室的压力极限，会破坏真空室结构完整性，导致约束功能的丧失；另一方面，冷却水进入增殖区可能与增殖剂发生剧烈化学反应，并且大量氚将融于冷却水中形成氚水，冷却水泄漏是影响环境释放引发的公众剂量的关键问题，因此通过分析冷却水的存在及分布形式来弄清楚氚的分布形式至关重要。
2、现有技术方法对氚分布的估算主要偏向于对正常运行条件下面向等离子体部件中渗透的氚进行测量和计算，而缺少对失水事故下真空室内部空间情况的分析以及对氚分布形式的评估，并且液体闪蒸方法常被用于提纯工艺中，很少有在聚变堆真空室内部被提及。目前常见的计算水的饱和蒸汽压的方式多为采用经验或半经验公式，国内多采用纪利公式来计算饱和水蒸气压，该方法在0~100℃时具有较高准确度，而在此范围外的计算误差较大，由于聚变堆真空室内的温度压力存在诸多约束干涉，且处于高真空状态，事故条件下的工况更为复杂，所以若沿用此类方法来计算失水事故下真空室内冷却水的相变情况存在较大偏差且无法显示冷却水的真实相变情况。
3、聚变堆真空室内部结构和运行工况复杂，事故条件下的演变状态更加复杂，
技术实现思路
1、本专利技术提供一种失水事故后氚分布的评估方法和装置；通过动态射流分析以获得冷却液速度分布和总流量，通过蒸发速率分析确定冷却水变化情况，通过相平衡分析确定真空室内部达到平衡态后汽液两相的分率，即水与水蒸气的比率，从而进一步预测氚的分布；并提出了根据饱和蒸汽压和平衡常数来判断真空室内失水事故下冷却水的汽液平衡状态的方法，为聚变堆真空室内失水事故氚分布的评估提供了可行方案。
2、本专利技术提供了一种失水事故后氚分布的评估方法，包括：
3、针对失水事故，检测真空室内部在冷却水从破口进入后的温度和压力变化；
4、根据破口大小和冷却水喷射速度来计算冷却水的泄漏量；其中，冷却水喷射速度根据真空室内部的温度和压力决定；
5、根据不同破口形状以及真空室内温度和压力来判断冷却液蒸发速率，逐渐达到蒸汽与冷却液平衡的状态；
6、通过计算得到蒸汽与冷却液平衡的状态下真空室内水与水蒸气的比例，估测出氚的分布。
7、优选的，所述检测真空室内部在冷却水从破口进入后的温度和压力变化包括：
8、真空室设置有压力传感器和温度传感器，实时检测真空室内部压力和温度的变化，并记录特定位置的数据并绘制变化曲线。
9、优选的，所述根据破口大小和冷却水喷射速度来计算冷却水的泄漏量具体为：
10、记录破口面积和破口处冷却水流速的变化曲线；
11、根据破口从产生到得到事故缓解措施控制而被抑制的时间内流速曲线与坐标系围成的总面积与破口面积的乘积，得到冷却水的泄漏量。
12、优选的，所述计算冷却水的泄漏量具体为：
13、记录破口面积和破口处冷却水流速v的变化曲线；选取平均流速，根据记录的流速随时间变化的曲线与坐标轴围成的总面积x与总时间t来计算平均流速，总时间t为破口从产生到得到事故缓解措施控制而被抑制的这段时间，根据流量与时间的关系来计算泄露量v；
14、
15、其中，流量q等于流速与面积s的乘积。
16、优选的，所述通过计算得到蒸汽与冷却液平衡的状态下真空室内水与水蒸气的比例，估测出氚的分布包括：
17、在通过状态方程判断汽液相平衡时，采取两相逸度作为判别依据，根据两相平衡准则，即
18、
19、其中，i表示组分，v代表气相，l代表液相，逸度与成分、温度、压力有关，即
20、
21、其中，为活度系数，为逸度，为液相组成，为气相组成，为饱和蒸汽压，当环境处于高真空状态下，=1，=1，即
22、
23、根据饱和蒸汽压公式，即
24、
25、其中，为汽化潜热，r为气体常数，p0为标准温度；t0为标准蒸汽压；
26、根据多组分溶液的归一化方程，即
27、
28、其中，k为汽液平衡常数；为冷却水闪蒸后的汽相分率；
29、根据汽相分率估测出氚的分布。
30、一种失水事故后氚分布的评估装置，包括：
31、温度和压力检测模块，用于针对失水事故，检测真空室内部在冷却水从破口进入后的温度和压力变化；
32、冷却水射流模块，用于根据破口大小和冷却水喷射速度来计算冷却水的泄漏量；其中，冷却水喷射速度根据真空室内部的温度和压力决定；
33、冷却水闪蒸模块，用于根据不同破口形状以及真空室内温度和压力来判断冷却液蒸发速率，逐渐达到蒸汽与冷却液平衡的状态；
34、相平衡分析模块，通过计算得到蒸汽与冷却液平衡的状态下真空室内水与水蒸气的比例，估测出氚的分布。
35、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
36、本专利技术公开一种失水事故后氚分布的评估方法和装置；通过动态射流分析以获得冷却液速度分布和总流量，通过蒸发速率分析确定冷却水变化情况，通过相平衡分析确定真空室内部达到平衡态后汽液两相的分率，即水与水蒸气的比率，从而进一步预测氚的分布；并提出了根据饱和蒸汽压和平衡常数来判断真空室内失水事故下冷却水的汽液平衡状态的方法，为聚变堆真空室内失水事故氚分布的评估提供了可行方案。
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1.一种失水事故后氚分布的评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种失水事故后氚分布的评估方法，其特征在于，所述通过计算得到蒸汽与冷却液平衡的状态下真空室内水与水蒸气的比例，估测出氚的分布包括：
3.一种失水事故后氚分布的评估装置，其特征在于，包括：
【技术特征摘要】
1.一种失水事故后氚分布的评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种失水事故后氚分布的评估方法，其特征在于，所述通过计...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃世军，汪青峰，赵尚贤，陈术，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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