Research on mechanism of gas leakage in microchannels of steel containment vessels for nuclear power plants

He Min; Chen Yueyao; Wu Zhen; Hou Gangling; Wang Jialong; Li Zhuangfei; Wang Yuzhu; Li Hanze

doi:10.1016/j.net.2024.03.003

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저자정보: He Min (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Chen Yueyao (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Wu Zhen (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Hou Gangling (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Wang Jialong (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Li Zhuangfei (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Wang Yuzhu (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University) Li Hanze (Yantai Research Institute, Harbin Engineering University)

저널정보: 한국원자력학회 Nuclear Engineering and Technology Nuclear Engineering and Technology Vol.56 No.8

발행연도: 2024.8

수록면: 3,030 - 3,042 (13page)

DOI: 10.1016/j.net.2024.03.003

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Steel containment vessels for nuclear power plants can experience gas leakage due to minute defects such as cracks, corrosion, and aging, leading to gas leakage. A gas leakage model for microchannels is established to elucidate the mechanism underlying gas leakage within microchannels caused by these defects, specifically addressing the issue of unidirectional gas flow. Computational Fluid Dynamics (CFD) and the UK R6 method are employed to calculate the gas leakage rate within microchannels. Furthermore, the characteristics of gas flow within microchannels are explored, including the factors affecting the gas leakage rate. Validation of the calculation results is verified experimentally. The results indicate that the gas mass flow rate exhibits a linear decrease with decreasing internal pressure and a non-linear decline as temperature increases. Additionally, the gas mass flow rate demonstrates a negative correlation with the microchannel length but a positive association to its hydraulic diameter. The primary influencing factors on gas leakage rates are hierarchically ranked as follows: pressure difference, microchannel cross-sectional area, temperature, microchannel length, and microchannel hydraulic diameter.

#Steel containment vessels #Microchannels #Computational fluid dynamics #R6 method #Gas leakage rate

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