Abstract
本研究主要是以三維暫態模型為計算基礎，研究高溫氣冷式反應器(High Temperature Gas cool Reactor) HTGR內部爐心的熱流現象。此計算流程包含連續方程式、動量方程式、能量方程式、紊流方程式以及化學物種傳遞方程式。 本研究選用HTR-10反應器作為分析目標，此反應器設計於北京清華大學核能工藝協會，爐心內部主要的結構材料與緩和劑均為石墨並採球床式爐心設計，所使用之冷卻劑為氦氣。爐心的結構為球床式設計。在研究中，初步先計算反應器爐心內部穩態運轉的熱流參數，由計算結果獲得速度、壓力、溫度等等…。接著研究反應器發生事故時的爐心內部之特性。在模擬當中，爐心燃料區域使用了多孔性介質作為模擬的方法。 我們使用穩態運轉的結果當作事故發生時的初始狀態。本研究的主要研究對象為空氣進入反應器爐心內部造成的事故。此事故是由連接反應器壓力槽與蒸汽產生器之間的Hot gas duct發生斷裂，造成空氣經由破口處利用分子擴散與自然對流進入爐心內部。由於高溫石墨與空氣中的氧分子作結合，此現象將會造成燃料的腐蝕現象而使燃料球破損造成放射性產物外洩。所以，燃料的腐蝕程度就成為了一個重要的觀測目標。根據研究結果的顯示，反應器的結構形狀將會是影響燃料腐蝕程度的一個重要因素，因為反應器的結構將會影響空氣進入爐心的路徑。所以，主要被腐蝕的域都集中在爐心燃料區的下半部。並且，隨著事故發生的時間越來越久，石墨腐蝕的量會越來越多。