1.本发明属于核电设计技术，具体涉及一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法。
背景技术：2.核电站发生严重事故后，会因各种原因产生水蒸气、氢气等高能气体，如堆芯燃料锆包壳与水蒸气反应会产生大量的氢气，堆腔注水冷却系统带走压力容器内的衰变热产生大量的水蒸气，压力容器失效后堆芯熔融物与混凝土的相互作用产生大量的氢气、水蒸气、cox等气体，这些高能气体释放到安全壳空间内，会导致安全壳升温升压，严重威胁着安全壳的完整性。目前，主流核电站如华龙一号、m310机组均设有安全壳过滤排放系统，并在反应堆堆芯严重事故管理导则中规定，当安全壳压力超过某限值的条件满足时，执行安全壳卸压操作，缓解由于高压对安全壳完整性造成的威胁，确保安全壳对放射性物质的屏蔽作用。
3.当安全壳过滤排放系统执行安全壳卸压操作时，安全壳内不可凝气体的总量逐渐减少，安全壳内的水蒸气可能会发生冷凝，安全壳内氢气浓度会升高，为精确预测并判断氢气风险带来了困难。以美国wog为基础的严重事故管理导则体系中采用极为简化的假设，给出了不同排气比例后的氢气风险判断曲线，然而在实际事故过程中，操纵员难以准确判断卸压排气比例，造成难以评估该工况下氢气风险的后果。因此，需要开发更加精确的计算辅助工具，用于估算安全壳卸压排气过程中安全壳内氢气浓度的变化。
技术实现要素：4.本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，为核电站安全壳卸压排气后的氢气风险评价和严重事故管理提供依据。
5.本发明的技术方案如下：一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，包括如下步骤：
6.(1)进行t0时刻安全壳初始状态计算，包括计算安全壳内水蒸气分压、氢气分压、空气分压，安全壳内水蒸气、空气、氢气的质量以及安全壳内气体的密度；
7.(2)假设安全壳排气过程中大气为理想气体，且排气过程为等熵过程，忽略与外界的功量交换，计算安全壳排气的质量流量；
8.(3)根据热力学第一定律，确定t1时刻安全壳内温度t1的值，进而计算t
0-t1时间段内安全壳排气体积，以及t1时刻安全壳内氢气的浓度；
9.(4)重复步骤(2)、(3)，得到安全壳内压力、氢气浓度随时间变化的关系。
10.进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其中，该方法的计算过程基于如下假设：
11.假设安全壳内大气为均匀混合的气体，不同位置处的温度和各气体组分浓度都相同；
12.假设安全壳内水蒸气一直处于饱和状态；
13.假设安全壳排气过程为等熵过程，与环境没有热量交换；
14.假设安全壳内各混合气体均为理想气体，可采用理想气体状态方程进行求解，且各混合气体的比热仅是温度t的函数。
15.进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，步骤(1)中所述t0时刻安全壳初始状态计算包括如下步骤：
16.(1-1)根据工业用水和水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97和安全壳卸压前大气温度t0，计算出安全壳内水蒸气分压p
0,steam
，水蒸气定压比热c
0,p,steam
和水蒸气定容比热c
0,v,steam
；
17.(1-2)根据卸压前安全壳大气压力p0和安全壳内氢气摩尔浓度n
0,h2
，计算出安全壳内氢气分压p
0,h2
＝n
0,h2
p0，进而得到安全壳内空气分压p
0,air
＝p
0-p
0,steam-p
0,h2
；
18.(1-3)根据理想气体方程pv＝nrt，分别得到安全壳内水蒸气、空气、氢气的质量m
0,steam
、m
0,air
、m
0,h2
，以及安全壳内气体的密度ρ0；
19.(1-4)根据安全壳卸压前大气温度t0，计算得到混合气体的定压比热和定容比热c
0,p,mix
和c
0,v,mix
；
20.(1-5)假设在安全壳设计压力pd和温度td下水蒸气处于饱和状态且安全壳内气体只有空气和饱和水蒸气，根据公式iapwsif-97计算出安全壳设计压力下的水蒸气分压为p
d,steam
，水蒸气密度ρ
d,steam
，进而得到安全壳设计压力下的空气分压p
0,steam
和空气密度ρ
d,air
，安全壳设计压力下壳内气体的密度ρd＝ρ
d,steam
+ρ
d,air
。
21.更进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，在步骤(1-4)中，混合气体的定压比热和定容比热计算方法如下：
22.c
p,mix
＝∑w
icp,i
＝w
steamcp,steam
+w
aircp,air
+w
h2cp,h2
23.c
v,mix
＝∑w
icv,i
＝w
steamcv,steam
+w
aircv,air
+w
h2cv,h2
24.其中，c
p,mix
为混合气体的定压比热，
25.c
v,mix
为混合气体的定容比热，
26.wi为第i组成气体的质量浓度，i＝steam，air，h2，
27.c
p,i
为第i组成气体的定压比热，i＝steam，air，h2，
28.c
v,i
为第i组成气体的定容比热，i＝steam，air，h2。
29.进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，步骤(2)中，当安全壳压力未达到临界压力时，安全壳排气的质量流量qm为：
[0030][0031]
当安全壳压力达到临界压力时，安全壳排气的质量流量q
m,cr
为：
[0032]
[0033]
其中，q
md,cr
为安全壳设计压力pd和设计温度td下的安全壳排气流量，
[0034]
p0为t0时刻安全壳内大气压力，
[0035]
ρ0为t0时刻安全壳内气体的密度，
[0036]
pd为安全壳设计压力，
[0037]
ρd为安全壳设计压力下安全壳内气体的密度，
[0038]
p
atm
为大气压力，
[0039]
k为比热比。
[0040]
进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，步骤(3)中，t
0-t1时间段内安全壳排气体积δv计算公式如下：
[0041][0042]
其中，qm为t
0-t1时间段内安全壳排气的质量流量，
[0043]
ρ0为t0时刻安全壳内气体的密度。
[0044]
进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，步骤(3)中，t1时刻安全壳内氢气的浓度x
1,h2
计算公式如下：
[0045][0046]
其中，m
1,air
，m
1,h2
和m
1,steam
分别为t1时刻安全壳内空气、氢气和水蒸气的质量，
[0047]mair
，m
h2
和m
steam
分别为空气、氢气和水蒸气的摩尔质量。
[0048]
更进一步，如上所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，步骤(3)中计算t1时刻安全壳内氢气的浓度时，安全壳内空气、氢气的质量按所占体积比例计算，公式如下：
[0049][0050]
其中，m
0,x
为t0时刻安全壳内空气、氢气的质量，
[0051]
v为安全壳自由容积，
[0052]
δv为t
0-t1时间段内安全壳排气体积。
[0053]
安全壳内水蒸气的质量按照理想气体状态方程计算，公式如下：
[0054][0055]
其中，m
1,steam
为t1时刻水蒸气的质量，
[0056]
p
1,steam
为t1时刻水蒸气的分压，
[0057]rg,steam
为水蒸气的气体常数，
[0058]
t1为t1时刻安全壳温度。
[0059]
本发明的有益效果如下：本发明提供的一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，可实现在给定安全壳温度、压力和氢气浓度的前提下，快速预测安全壳卸压排气后安全壳内氢气浓度的变化，从而实现电厂实际运行过程中的快速预测和及时响应，预防和缓解核电厂更进一步的严重事故后果，提高核电厂运行的安全性。
附图说明
[0060]
图1为本发明的计算方法流程图；
[0061]
图2为本发明实施例中工况1的安全壳压力结果对比图；
[0062]
图3为本发明实施例中工况1的氢气浓度结果对比图；
[0063]
图4为本发明实施例中工况2的安全壳压力结果对比图；
[0064]
图5为本发明实施例中工况2的氢气浓度结果对比图；
[0065]
图6为本发明实施例中工况3的安全壳压力结果对比图；
[0066]
图7为本发明实施例中工况3的氢气浓度结果对比图。
具体实施方式
[0067]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0068]
本发明需要的输入数据主要有：
[0069]
(1)安全壳卸压前大气压力p0；
[0070]
(2)安全壳卸压前大气温度t0；
[0071]
(3)安全壳卸压前氢气摩尔浓度n
0,h2
；
[0072]
(4)安全壳排气管道直径d。其中，安全壳在设计压力pd和温度td下，安全壳的排气流量为q
md,cr
，该参数为安全壳过滤排放系统的设计参数。
[0073]
(5)安全壳自由容积v。
[0074]
计算过程中需要做出如下假设：
[0075]
假设安全壳内大气为均匀混合的气体，不同位置处的温度和各气体组分浓度都相同；
[0076]
假设安全壳内水蒸气一直处于饱和状态；
[0077]
假设安全壳排气过程为等熵过程，与环境没有热量交换；
[0078]
假设安全壳内各混合气体均为理想气体，可采用理想气体状态方程进行求解，且各混合气体的比热仅是温度t的函数。
[0079]
空气和氢气的比热计算公式如下所示：
[0080]
空气的定压比热c
p,air
和定容比热c
v,air
：
[0081][0082]cv,air
＝c
p,air-r
g,air
/1000(2)
[0083]
氢气的定压比热c
p,h2
和定容比热c
v,,h2
：
[0084][0085]cv,h2
＝c
p,h2-r
g,h2
/1000(4)
[0086]
其中，c
p
和cv的单位为kj/(kg
·
k)；t为温度，单位为k；m
air
、m
h2
分别为空气和氢气的摩尔质量，单位为kg/mol；r
g,air
、r
g,h2
分别为空气和氢气的气体常数，单位为j/(kg
·
k)。
[0087]
水蒸气的定压比热c
p,steam
和定容比热c
v,steam
由工业用水和水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97得出。
[0088]
那么，混合理想气体的定压比热c
p,mix
和定容比热c
v,mix
可由下式得到，
[0089]cp,mix
＝∑w
icp,i
＝w
steamcp,steam
+w
aircp,air
+w
h2cp,h2 (5)
[0090]cv,mix
＝∑w
icv,i
＝w
steamcv,steam
+w
aircv,air
+w
h2cv,h2 (6)
[0091]
其中，wi为第i组成气体的质量浓度，i＝steam,air,h2。
[0092]
如图1所示，本发明提供的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法包括如下步骤：
[0093]
步骤一：安全壳初始状态计算
[0094]
1)假设初始状态下安全壳内水蒸气处于饱和状态，根据工业用水和水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97和安全壳温度t0，计算出安全壳内水蒸气分压(饱和压力)p
0,steam
，水蒸气定压和定容比热c
0,p,steam
、c
0,v,steam
。
[0095]
2)根据安全壳压力p0和安全壳内氢气摩尔浓度n
0,h2
，计算出安全壳内氢气分压p
0,h2
＝n
0,h2
p0，进而得到安全壳内空气分压p
0,air
＝p
0-p
0,steam-p
0,h2
。
[0096]
3)根据理想气体方程pv＝nrt，分别得到安全壳内水蒸气、空气、氢气的质量m
0,steam
、m
0,air
、m
0,h2
，以及安全壳内气体的密度ρ0，还可以得到各组成气体的质量浓度wi(i＝steam,air,h2)。
[0097]
4)根据安全壳温度t0和公式(1)-(6)，可以得到混合气体的定压比热和定容比热c
0,p,mix
和c
0,v,mix
。
[0098]
5)同理，假设在安全壳设计压力pd和温度td下水蒸气处于饱和状态且安全壳内气体只有空气和饱和水蒸气，根据iapwsif-97可以计算出安全壳设计压力下的水蒸气分压为p
d,steam
，水蒸气密度ρ
d,steam
，进而得到安全壳设计压力下的空气分压p
0,steam
和空气密度ρ
d,air
，安全壳设计压力下壳内气体的密度ρd＝ρ
d,steam
+ρ
d,air
。
[0099]
以上步骤计算了开启安全壳排气前t0时刻和安全壳设计压力下安全壳内的状态。
[0100]
步骤二：安全壳排气流量计算
[0101]
假设安全壳排气过程中大气为理想气体，且在一定时间步长内该过程为等熵过程，忽略与外界的功量交换，列出如下能量微分方程：
[0102][0103]
其中，h为比焓；u为速度。
[0104]
对公式(7)进行积分得到，
[0105][0106]
其中，h0为上游流体的滞止比焓(u0＝0)；h
ex
、u
ex
为排气出口处流体的比焓和流速；因此，排气出口处的流速为：
[0107][0108]
对于理想气体的等熵过程，存在下列关系式：pv＝rt；tkp
1-k
＝c；h＝c
p
t；
k＝c
p
/cv。其中，k为比热比；r为气体常数。
[0109]
因此，公式(9)变为：
[0110][0111]
其中，p0、p
ex
分别为上游滞止压力和排气出口处压力，安全壳排气过程中p0是安全壳内大气压力，p
ex
是大气压力，也可以写为p
atm
，值约是0.101325mpa；v0为滞止温度t0和滞止压力p0下的比体积；f为摩擦系数。
[0112]
根据连续方程和等熵方程p0v
0k
＝p
exvexk
，可以得到安全壳排气的质量流量qm为：
[0113][0114]
其中，a为安全壳排气管道面积；p
atm
为大气压力。
[0115]
当安全壳压力达到临界压力，即满足时，流动变为壅塞流，意味着下游压力不再对流量有影响，通过孔的速度就成为只与安全壳压力和密度相关的函数。临界流速可根据公式(10)计算出来，即
[0116][0117]
同理，临界流的质量流量q
m,cr
为：
[0118][0119]
安全壳排气的等效阻力系数f可以根据安全壳过滤排放系统的设计系统流量(pd、td下的质量流量为q
md
)计算出来，并假设该阻力系数受安全壳内状态的影响不大。
[0120][0121]
其中，q
md,cr
为安全壳设计系统流量；pd为安全壳设计压力；ρd为安全壳设计压力下安全壳内气体的密度。
[0122]
经变化，阻力系数可以写为：
[0123][0124]
将公式(15)代入公式(11)和公式(13)中，得到不同安全壳压力下安全壳排气的质
量流量如下所示：
[0125]
当安全壳压力较低时，安全壳排气的质量流量qm为：
[0126][0127]
当安全壳压力达到临界压力时，安全壳排气的质量流量q
m,cr
为：
[0128][0129]
步骤三：下一时刻安全壳状态计算
[0130]
从t0到t1时刻，将初始状态下安全壳内空气、氢气和水蒸气视为研究对象(控制质量法)，根据热力学第一定律，可知：
[0131]
q＝δu+w (18)
[0132]
假设安全壳排气过程为绝热膨胀过程，向外界传递的能量为0，因此内能的变化量和向外界做功之和应为0，即
[0133]
δu+w＝0 (19)
[0134]
在(t
1-t0)时间段内，安全壳排气体积为δv，安全壳温度从t0降到t1，安全壳内的压力也随之下降。将t0时刻安全壳内混合气体视为整体考虑，假设膨胀后安全壳内和排出的气体处于同一热力学状态，t1时刻安全壳内空气、氢气的质量可以按所占体积比例计算出来，即
[0135][0136]
由于排气导致安全壳内压力降低，水蒸气发生凝结，下一时刻安全壳内水蒸气的质量和安全壳内外水蒸气的总质量分别可以根据理想气体状态方程求出，具体为：
[0137][0138][0139]
因此，水蒸气总的冷凝量即为：
[0140]mcond,steam
＝m
0,steam-m
0,steam
′ꢀ
(23)
[0141]
该时间步长内，空气、氢气和水蒸气内能减少，同时一部分水蒸气凝结放出一定的热量，具体为：
[0142][0143]
其中，c
v,x
为气体的定容比热，x＝steam,air,h2；t1、t0分别为t1、t0时刻对应的安全壳温度；m
cond,steam
为该时间步长内水蒸气的冷凝质量；h
γ
为水蒸气的汽化潜热。
[0144]
向外做功为：
[0145][0146]
其中，δv是(t
0-t1)时刻内安全壳排气的体积，即膨胀体积。
[0147]
根据公式(19)，可得：
[0148][0149]
其中，p
1,steam
(t1)、h
γ
、c
p,steam
和c
v,steam
可以根据水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97计算出来。
[0150]
以上内容为热力学第一定律在安全壳卸压排气过程中计算公式的推导过程。
[0151]
计算时，先假定t1时刻安全壳内温度t1的初值，再根据公式(26)进行迭代，得到t1时刻安全壳内温度t1的实际值，最终确定出t1时刻安全壳内的状态。
[0152]
具体如下：
[0153]
1)安全壳排气体积计算
[0154]
输入参数：安全壳设计压力pd和设计压力下的气体密度ρ
d,steam
，安全壳在设计压力下的排气流量q
md,cr
，大气压力p
atm
，t0时刻的安全壳压力p0、安全壳内气体密度ρ0，以及比热比k＝c
0,p,mix
/c
0,v,mix
，根据公式(16)、(17)可得到t
0-t1时间内的质量流量qm，该时间段内安全壳排气体积
[0155]
2)氢气浓度计算
[0156]
输入参数：安全壳自由容积v，安全壳排气体积δv，t0时刻安全壳内空气、氢气的质量m
0,air
和m
0,h2
，t1时刻安全壳温度t1，根据公式(20)和(21)，可以得到t1时刻安全壳内空气、氢气和水蒸气的质量分别为m
1,air
，m
1,h2
和m
1,steam
，再根据各组成气体的摩尔质量，即可以得到t1时刻氢气的摩尔浓度x
1,h2
，
[0157][0158]
步骤四：重复上述步骤
[0159]
采用上述方法，可以得到安全壳内压力、氢气浓度随时间变化的关系。安全壳内压力可采用理想气体状态方程和工业用水和水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97计算得到，这属于本领域的常规技术。
[0160]
为对本发明的计算结果进行验证，采用严重事故一体化分析程序对以上计算方法进行验证。验证模型中建立了容积为v的控制体模拟安全壳，采用流道的方式模拟了安全壳过滤排放系统，并通过条件流道阻力使得系统流量与设计流量保持一致。
[0161]
分别选取三种不同安全壳初始状态作为验证工况，安全壳的初始状态如表1所示，三种不同的安全壳初始状态分别代表了三种不同氢气浓度的情况。
[0162]
将采用快速预测氢气浓度方法的计算结果与一体化分析程序计算结果进行对比，对比结果如图2～图7所示。从图中可以看出，三个工况下采用本计算方法得到的结果与一体化分析程序计算结果吻合良好。
[0163]
表1安全壳初始状态
[0164]
计算工况安全壳压力，mpa安全壳温度，k氢气摩尔浓度工况10.699933372.20960.086003工况20.699944402.03990.063195工况30.699878431.70940.016618
[0165]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0166]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
技术特征：1.一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)进行t0时刻安全壳初始状态计算，包括计算安全壳内水蒸气分压、氢气分压、空气分压，安全壳内水蒸气、空气、氢气的质量、定压比热和定容比热以及安全壳内气体的密度；(2)假设安全壳排气过程中大气为理想气体，且排气过程为等熵过程，忽略与外界的功量交换，计算安全壳排气的质量流量；(3)根据热力学第一定律，确定t1时刻安全壳内温度t1的值，进而计算t
0-t1时间段内安全壳排气体积，以及t1时刻安全壳内氢气的浓度；(4)重复步骤(2)、(3)，得到安全壳内压力、氢气浓度随时间变化的关系。2.如权利要求1所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，该方法的计算过程基于如下假设：假设安全壳内大气为均匀混合的气体，不同位置处的温度和各气体组分浓度都相同；假设安全壳内水蒸气一直处于饱和状态；假设安全壳排气过程为等熵过程，与环境没有热量交换；假设安全壳内各混合气体均为理想气体，可采用理想气体状态方程进行求解，且各混合气体的比热仅是温度t的函数。3.如权利要求1或2所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，步骤(1)中所述t0时刻安全壳初始状态计算包括如下步骤：(1-1)根据工业用水和水蒸气热力学性质计算公式iapwsif-97和安全壳卸压前大气温度t0，计算出安全壳内水蒸气分压p
0,steam
，水蒸气定压比热c
0,p,steam
和水蒸气定容比热c
0,v,steam
；(1-2)根据卸压前安全壳大气压力p0和安全壳内氢气摩尔浓度n
0,h2
，计算出安全壳内氢气分压p
0,h2
＝n
0,h2
p0，进而得到安全壳内空气分压p
0,air
＝p
0-p
0,steam-p
0,h2
；(1-3)根据理想气体方程pv＝nrt，分别得到安全壳内水蒸气、空气、氢气的质量m
0,steam
、m
0,air
、m
0,h2
，以及安全壳内气体的密度ρ0；(1-4)根据安全壳卸压前大气温度t0，计算得到混合气体的定压比热和定容比热c
0,p,mix
和c
0,v,mix
；(1-5)假设在安全壳设计压力p
d
和温度t
d
下水蒸气处于饱和状态且安全壳内气体只有空气和饱和水蒸气，根据公式iapwsif-97计算出安全壳设计压力下的水蒸气分压为p
d,steam
，水蒸气密度ρ
d,steam
，进而得到安全壳设计压力下的空气分压p
0,steam
和空气密度ρ
d,air
，安全壳设计压力下壳内气体的密度ρ
d
＝ρ
d,steam
+ρ
d,air
。4.如权利要求3所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，在步骤(1-4)中，混合气体的定压比热和定容比热计算方法如下：c
p,mix
＝∑w
i
c
p,i
＝w
steam
c
p,steam
+w
air
c
p,air
+w
h2
c
p,h2
c
v,mix
＝∑w
i
c
v,i
＝w
steam
c
v,steam
+w
air
c
v,air
+w
h2
c
v,h2
其中，c
p,mix
为混合气体的定压比热，c
v,mix
为混合气体的定容比热，w
i
为第i组成气体的质量浓度，i＝steam，air，h2，c
p,i
为第i组成气体的定压比热，i＝steam，air，h2，c
v,i
为第i组成气体的定容比热，i＝steam，air，h2。
5.如权利要求1或2所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，步骤(2)中，当安全壳压力未达到临界压力时，安全壳排气的质量流量q
m
为：当安全壳压力达到临界压力时，安全壳排气的质量流量q
m,cr
为：其中，q
md,cr
为安全壳设计压力p
d
和设计温度t
d
下的安全壳排气流量，p0为t0时刻安全壳内大气压力，ρ0为t0时刻安全壳内气体的密度，p
d
为安全壳设计压力，ρ
d
为安全壳设计压力下安全壳内气体的密度，p
atm
为大气压力，k为比热比。6.如权利要求1或2所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，步骤(3)中，t
0-t1时间段内安全壳排气体积δv计算公式如下：其中，q
m
为t
0-t1时间段内安全壳排气的质量流量，ρ0为t0时刻安全壳内气体的密度。7.如权利要求6所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，步骤(3)中，t1时刻安全壳内氢气的浓度x
1,h2
计算公式如下：其中，m
1,air
，m
1,h2
和m
1,steam
分别为t1时刻安全壳内空气、氢气和水蒸气的质量，m
air
，m
h2
和m
steam
分别为空气、氢气和水蒸气的摩尔质量。8.如权利要求7所述的安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，其特征在于，步骤(3)中计算t1时刻安全壳内氢气的浓度时，安全壳内空气、氢气的质量按所占体积比例计算，公式如下：其中，m
0,x
为t0时刻安全壳内空气、氢气的质量，v为安全壳自由容积，δv为t
0-t1时间段内安全壳排气体积。安全壳内水蒸气的质量按照理想气体状态方程计算，公式如下：
其中，m
1,steam
为t1时刻水蒸气的质量，p
1,steam
为t1时刻水蒸气的分压，r
g,steam
为水蒸气的气体常数，t1为t1时刻安全壳温度。
技术总结本发明涉及一种安全壳卸压排气后氢气浓度的快速预测方法，包括：(1)进行t0时刻安全壳初始状态计算；(2)假设安全壳排气过程中大气为理想气体，且排气过程为等熵过程，忽略与外界的功量交换，计算安全壳排气的质量流量；(3)根据热力学第一定律，确定t1时刻安全壳内温度T1的值，进而计算t
技术研发人员：常愿 魏兴 张佶翱 石雪垚 周喆 王辉 陈巧艳 王贺南 李汉辰 李精精 孙婧 雷宁博 黄政 蔡盟利 孙晓晖 林盛盛
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/11/1
