基于COMSOL的CFETR TEP手套箱內(nèi)氚輸運(yùn)模擬研究

韓錦程 ，王海霞 ，李桃生 ，付雪微

（1.中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，合肥 230031；2.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，合肥 230027）

氚是聚變堆中不可缺少的核燃料，同時(shí)又是一種主要放射源［1］，因此，氚的安全問題是聚變堆安全首要解決的問題。聚變堆設(shè)有氚安全包容系統(tǒng)，可以最大限度地減少氚的排放，保證工作人員、公眾和環(huán)境的輻射安全。托卡馬克排灰氣處理系統(tǒng)（Tokamak Exhaust Processing，TEP）是中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（China Fusion Engineering Testing Reactor，CFETR）燃料循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，手套箱是其重要的安全包容體，目前正在開展詳細(xì)設(shè)計(jì)。研究異常工況下氚在手套箱內(nèi)的輸運(yùn)過程，對(duì)CFETR TEP安全包容系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)具有重要意義。

盡管涉氚實(shí)驗(yàn)是研究氚輸運(yùn)過程的一種可靠方法，但是利用氚設(shè)施進(jìn)行涉氚實(shí)驗(yàn)成本高、代價(jià)大，并且許多國(guó)家的氚工廠還處于設(shè)計(jì)階段，無法開展大規(guī)模涉氚實(shí)驗(yàn)。目前，數(shù)值模擬計(jì)算是研究氚輸運(yùn)過程的一種經(jīng)濟(jì)、高效的常用分析方法。例如，日本量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（National Institutes for Quantum Science and Technology，QST，原 JAERI）的研究人員基于FLOW-3D軟件模擬了氚在空間中的輸運(yùn)過程［2，3］，并與氚系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置（Tritium System Test Assembly，TSTA）操作室的涉氚實(shí)驗(yàn)結(jié)果［4］進(jìn)行了對(duì)比，證明了基于FLOW-3D軟件建立的模型可以模擬實(shí)際空間內(nèi)氚的輸運(yùn)過程；國(guó)內(nèi)學(xué)者余文力、王亮等人基于FLUENT軟件研究了密閉空間內(nèi)儲(chǔ)氚容器泄漏后的氚輸運(yùn)過程，結(jié)果表明：密閉空間內(nèi)氚的濃度隨通風(fēng)時(shí)間的增加服從指數(shù)規(guī)律衰減［5］；劉貴議基于FLUENT軟件研究了通風(fēng)對(duì)氚提取系統(tǒng)的操作室空間內(nèi)氚濃度分布的影響，得出不同通風(fēng)速率條件下操作室空間內(nèi)氚濃度的變化規(guī)律以及氚濃度高于安全閾值的時(shí)間［6］。

氚在密閉空間內(nèi)的輸運(yùn)過程本質(zhì)上是強(qiáng)制對(duì)流下的流動(dòng)傳質(zhì)過程，COMSOL Multiphysics（COMSOL）軟件的流體流動(dòng)模塊和化學(xué)物質(zhì)傳遞模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體傳質(zhì)過程的模擬。因此，本文擬基于COMSOL軟件，模擬氚在CFETR TEP手套箱內(nèi)的輸運(yùn)過程。首先通過與QST的涉氚實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，以驗(yàn)證COMSOL軟件的可行性；然后根據(jù)CFETR TEP的設(shè)計(jì)參數(shù)及假定的典型運(yùn)行事件，對(duì)手套箱內(nèi)的氚輸運(yùn)過程進(jìn)行模擬計(jì)算，評(píng)估目前CFETR TEP手套箱除氚系統(tǒng)（Glove box atmosphere Detritiation System，GDS）的除氚能力，為安全包容系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

1 COMSOL軟件模擬計(jì)算方法

為了簡(jiǎn)化模擬分析的復(fù)雜程度，假設(shè)本文中密閉空間內(nèi)的氣體（空氣或氮?dú)猓椴豢蓧嚎s氣體，由于氚的組分較?。ㄟh(yuǎn)小于10%），所以將密閉空間中的氚視為稀物質(zhì)［7］。本文基于COMSOL軟件的流體流動(dòng)模塊和化學(xué)物質(zhì)傳遞模塊中的稀物質(zhì)傳遞子模塊，對(duì)密閉空間內(nèi)氣體的流動(dòng)過程和氚的輸運(yùn)過程進(jìn)行模擬。

在流體流動(dòng)模塊中，描述密閉空間中空氣或氮?dú)饬鲃?dòng)過程采用的約束方程包括：連續(xù)性方程、Navier-Stokes方程和湍流模型方程［8］。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律連續(xù)性方程可寫為：

基于動(dòng)量守恒定律Navier-Stokes方程可寫為：

式中，u為流體的速度矢量，單位m·s-1；t為時(shí)間，單位 s；ρ為流體密度，單位 kg·m-3；f為體積力，單位N；p為壓力，單位Pa；μ為流體動(dòng)力黏性系數(shù)，單位 kJ·m-1·s-1。

上述約束方程可以用于描述低雷諾數(shù)流動(dòng)過程，但對(duì)于本文中需要模擬的高雷諾數(shù)流動(dòng)過程，還需要湍流模型方程才能得到較好的計(jì)算結(jié)果。本文選取軟件中使用最廣泛的k-ε湍流模型方程，表示為：

式中：k——湍流動(dòng)能，單位 m2·s-2；

ε——湍流耗散率，單位m2·s-3；

湍流黏度μT和湍流動(dòng)能生成項(xiàng)PK分別表示為：

式中，Cμ、Cε1、Cε2、σk、σε均為湍流模型常數(shù)，數(shù)值大小列于表1。

表1 湍流模型方程中的系數(shù)Table 1 Coefficients of turbulent model

在稀物質(zhì)傳遞子模塊中，描述物質(zhì)對(duì)流、擴(kuò)散過程的物質(zhì)的質(zhì)量守恒方程可寫為：

其中：

式中：

Ji——物質(zhì)的擴(kuò)散通量矢量，單位 Bq·m-2·s-1；

Di——物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)，單位m2·s-1；

ci——物質(zhì)的活度濃度，單位Bq·m-3；

Ri——物質(zhì)的反應(yīng)項(xiàng)，單位 Bq·m-3·s-1。

2 氚輸運(yùn)模型的驗(yàn)證

為了驗(yàn)證COMSOL軟件模擬計(jì)算的可行性，本文選取了文獻(xiàn)［2］中QST在TSTA操作室開展的涉氚實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2.1 TSTA操作室?guī)缀文Ｐ图皩?shí)驗(yàn)過程

圖1為日本TSTA涉氚實(shí)驗(yàn)操作室的幾何模型示意圖，主要由三部分構(gòu)成，其中頂部為0.5 m高的三棱柱，中部為29 m×12 m×8 m的長(zhǎng)方體，底部為29 m×4.4 m×1.52 m的長(zhǎng)方體。操作室右側(cè)設(shè)有6個(gè)入口，頂部設(shè)有6個(gè)出口，如圖1中箭頭所示。

圖1 TSTA操作室?guī)缀文Ｐ褪疽鈭DFig.1 Geometrical model of TSTA operating room

實(shí)驗(yàn)開始前，體積約0.12 m3、內(nèi)部?jī)?chǔ)存有3.7×1010Bq氚的容器體被放置在如圖1所示的釋氚點(diǎn)位置，釋氚點(diǎn)位置坐標(biāo)列于表2。整個(gè)實(shí)驗(yàn)可分為釋氚過程和除氚過程。

表2 釋氚點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)Table 2 Location of release point and monitors

在釋氚過程中，關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)，使用純凈的氮?dú)鈱?duì)儲(chǔ)氚容器進(jìn)行短時(shí)間的吹掃，以確保氚全部釋放至操作室內(nèi)，記錄5400 s內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度隨時(shí)間的變化情況。在釋氚過程完成5 h后，重新打開通風(fēng)系統(tǒng)，開始除氚過程，記錄1800 s內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度隨時(shí)間的變化情況。

2.2 物性參數(shù)與邊界條件

模擬過程中氣體物性參數(shù)的設(shè)置與參考文獻(xiàn)中一致，空氣的黏性系數(shù)設(shè)置為1.76×10-6kg·m-1·s-1，密度設(shè)置為 0.885 kg·m3，氚在空氣的擴(kuò)散系數(shù)設(shè)置為7.41×10-6m3·s-1。

釋氚和除氚階段模擬中的邊界條件的設(shè)置，參考了實(shí)驗(yàn)的過程及相關(guān)文獻(xiàn)［3］。在釋氚過程中，通風(fēng)系統(tǒng)入口和出口均處于關(guān)閉狀態(tài)，釋氚點(diǎn)的吹掃速度設(shè)置為1 m/s，吹掃60 s后停止；在除氚過程中，入口速度設(shè)置為2.096 m/s，出口壓力設(shè)置為78000 Pa。

2.3 結(jié)果對(duì)比分析

為了與文獻(xiàn)［2］中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，在釋氚過程中，選取文獻(xiàn)中較清楚的RM-1、RM-2、RM-3三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)果，監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)列于表2。在除氚過程中，采用RM-1監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)果。

（1）釋氚過程

基于COMSOL軟件對(duì)釋氚過程進(jìn)行計(jì)算，得到如圖2所示RM-1～-3三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氚濃度變化趨勢(shì)?？梢钥闯?，在釋氚過程中，RM-1～-3三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的氚濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)基本相同；釋氚過程的前800 s內(nèi)，COMSOL軟件的模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)了一定的偏差，這是因?yàn)槟M過程中進(jìn)行了幾何模型的簡(jiǎn)化處理，未考慮TSTA操作室內(nèi)部存在儲(chǔ)存罐等設(shè)施，對(duì)流場(chǎng)有阻礙作用［2］；釋氚過程開始 800 s后，COMSOL 軟件的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合得很好，相對(duì)誤差在10%左右。

圖2 釋氚過程的結(jié)果對(duì)比Fig.2 Results comparison in tritium release process

（2）除氚過程

基于COMSOL軟件對(duì)除氚過程進(jìn)行計(jì)算，得到如圖3所示的RM-1監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度變化趨勢(shì)。由圖3可知，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的氚濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)基本相同，都隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律下降；COMSOL軟件的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)誤差在15%左右，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好。

圖3 除氚過程的結(jié)果對(duì)比Fig.3 Results comparison in tritium removal process

從以上COMSOL軟件的模擬結(jié)果與文獻(xiàn)［2］的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可看出：在釋氚過程和除氚過程中，COMSOL軟件均可以較好地模擬氚在空間中的輸運(yùn)過程。

3 CFETR TEP手套箱內(nèi)的氚輸運(yùn)模擬計(jì)算

3.1 TEP典型運(yùn)行事件的選取與描述

由于我國(guó)的CFETR氚工廠現(xiàn)處于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，目前暫未開展完善的事故列表和事故序列識(shí)別研究，因此本文選取了國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）安全分析報(bào)告中的TEP 典型運(yùn)行事件［9，10］，其事件序列的先后順序列于表3。

假定CFETR TEP典型運(yùn)行事件為：TEP內(nèi)部的某個(gè)滲透器頂部的氚工藝管線出現(xiàn)破口。由于工藝管線與手套箱之間存在壓力差，導(dǎo)致氚立即泄漏至手套箱內(nèi)，對(duì)應(yīng)表3中的第一行。

當(dāng)手套箱氚濃度超過報(bào)警設(shè)定值（3.7×107Bq·m-3）時(shí)，基于安全連鎖響應(yīng)，觸發(fā)工藝室和氚工廠控制室報(bào)警。由于TEP內(nèi)部泵還在持續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致氚持續(xù)泄漏，對(duì)應(yīng)表3中的第二行。

當(dāng)手套箱氚濃度超過隔離設(shè)定值（1.3×109Bq·m-3）后約 15 s，應(yīng)急系統(tǒng)啟動(dòng)，隔離了上游出現(xiàn)的破口工藝管線，氚停止泄漏，同時(shí)啟動(dòng)GDS除氚，對(duì)應(yīng)表3中的第三行。

當(dāng)手套箱內(nèi)氚濃度降低至正常運(yùn)行水平時(shí)，GDS停止運(yùn)行，當(dāng)事故排除后恢復(fù)正常工作模式，對(duì)應(yīng)表3中的第四行。

表3 TEP典型運(yùn)行事件序列Table 3 TEP typical incident Sequence

3.2 幾何模型的建立及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取

圖4為基于CFETR TEP手套箱最新設(shè)計(jì)建立的幾何模型。手套箱為3820 mm×667 mm×1200 mm，手套箱內(nèi)從左到右依次為一個(gè)緩沖罐和四個(gè)滲透器。其中，緩沖罐為Φ300 mm×550 mm；滲透器為Φ400 mm×800 mm；GDS的入口和出口管道的半徑均為80 mm，分別位于手套箱頂部的最左側(cè)和最右側(cè)。

根據(jù)TEP典型運(yùn)行事件的描述，考慮到破口位置的代表性，假設(shè)位于第二個(gè)滲透器頂部的氚工藝管線出現(xiàn)破口，并假定破口為圓形，半徑為20 mm。

為了監(jiān)測(cè)整個(gè)事件過程中手套箱內(nèi)氚濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，手套箱內(nèi)共設(shè)置9個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（如圖4所示），即在GDS入口和出口附近，分別設(shè)立了M1/M2和M3/M4兩組4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；在破口處附近設(shè)立了M5/M7和M8/M9兩組對(duì)稱的4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；破口位置正上方設(shè)置M6 1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。破口及各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)列于表4。

圖4 TEP手套箱幾何模型Fig.4 Geometrical mod.el of TEP glove box

表4 管道、 破口和監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置坐標(biāo)Table 4 Location of ducts，leak point and monitors

3.3 物性參數(shù)與邊界條件

模擬過程中氮?dú)獾拿芏热?.16 kg·m-3，氮?dú)獾酿ば韵禂?shù)取 1.75×10-6kg·m-1·s-1，氚氣在氮?dú)庵械臄U(kuò)散系數(shù)［3］取 5.65×10-6m3·s-1。

在CFETR的TEP最新設(shè)計(jì)參數(shù)中，TEP氚工藝管線在最大設(shè)計(jì)流量下的壓力為 0.25 MPa，氚濃度恒為 3.125×1015Bq·m-3（1.4 mol·m-3）；手套箱內(nèi)初始?jí)毫υO(shè)置為參考?jí)毫Γㄒ粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓），且初始狀態(tài)全部為氮?dú)?；GDS的最大設(shè)計(jì)流量為300 m3·h-1。

以應(yīng)急系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間為分界點(diǎn)，將整個(gè)運(yùn)行事件分為兩個(gè)階段：氚泄漏階段和除氚階段。運(yùn)行事件開始至應(yīng)急系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)刻為氚泄漏階段；應(yīng)急系統(tǒng)響應(yīng)后至手套箱內(nèi)氚濃度降至報(bào)警設(shè)定值以下為除氚階段。

在氚泄漏階段中，破口處邊界條件設(shè)置為速度邊界，速度大小由公式（9）給出［11］：

式中：

v——破口處泄漏速度，單位m·s-1；

k——?dú)怏w絕熱指數(shù)，取1.4；

R——?dú)怏w常數(shù)，取 8.314 J·kg-1K-1；T為溫度，單位K；

P2——手套箱內(nèi)壓力，單位Pa；

P1——工藝管線壓力，單位Pa。

依據(jù)上述TEP設(shè)計(jì)參數(shù)，求出破口速度約為63.4 m·s-1。由于此時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)尚未啟動(dòng)，GDS入口處邊界設(shè)置為壁面邊界，出口處邊界條件為壓力邊界，相對(duì)壓力為-200 Pa。

應(yīng)急系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)入除氚階段，破口處的氚不再泄漏，因此，破口處的邊界條件設(shè)置為壁面邊界。同時(shí)，GDS入口處邊界條件設(shè)為速度邊界，按照上述GDS最大設(shè)計(jì)流量，通風(fēng)管道半徑為80 mm，可得到GDS入口速度為4.15 m·s-1，出口仍為相對(duì)壓力-200 Pa的壓力邊界。

3.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證

模擬過程中，幾何的網(wǎng)格剖分細(xì)化程度對(duì)模擬結(jié)果也可能造成影響，因此需要進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證。使用單元數(shù)量分別為478169的網(wǎng)格A、1175684的網(wǎng)格B和3170217的網(wǎng)格C進(jìn)行模擬計(jì)算，圖5給出了應(yīng)急系統(tǒng)啟動(dòng)后，PY=333.5 mm平面和PZ=1000 mm平面交線處流體流動(dòng)速度大小隨x坐標(biāo)的變化情況。

圖5 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證Fig.5 Grid independence verification

通過對(duì)比可以看出，網(wǎng)格A的計(jì)算結(jié)果與網(wǎng)格B、C的計(jì)算結(jié)果差別很大，而網(wǎng)格B和網(wǎng)格C的模擬結(jié)果基本一致，且相對(duì)誤差均在5%以下，說明網(wǎng)格B的計(jì)算結(jié)果基本收斂。為了節(jié)省計(jì)算資源，本文基于網(wǎng)格B進(jìn)行模擬計(jì)算。

3.5 模擬結(jié)果與分析

（1）氚泄漏階段

依據(jù)上述的初始值和邊界條件，基于網(wǎng)格B進(jìn)行模擬計(jì)算，獲得0.1 s、3 s、9 s和15 s泄漏時(shí)刻，在手套箱內(nèi)位于PY=333.5 mm截面處的氚濃度云圖，分別如圖6（a）、（b）、（c）和（d）所示。如圖可見，當(dāng)?shù)湫瓦\(yùn)行事件發(fā)生后，破口處的氚快速噴放至手套箱頂部，并沿著頂部壁面向兩側(cè)遷移，隨后輸運(yùn)至手套箱各處。氚的濃度分布特征為左右對(duì)稱分布，且各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度水平與破口處距離呈顯著負(fù)相關(guān)，即距離破口位置越遠(yuǎn)，氚濃度水平越低。

圖6 氚泄漏階段手套箱截面濃度云圖Fig.6 Concentration cloud diagram of glove box section in tritium leakage stage

圖7給出了手套箱內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)。由圖7可知，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度變化趨勢(shì)基本相同，在開始泄漏的5 s內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度分別快速上升至1014～1015Bq·m-3水平。在10 s后，所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度基本趨于穩(wěn)定，濃度在7×1014Bq·m-3水平，但距離破口位置較近的M5～7三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度略高于距離破口位置最遠(yuǎn)的M1～4四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

圖7 氚泄漏階段中監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度變化Fig.7 Concentration changes of monitoring points in tritium leakage stage

在所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，位于破口位置正上方的M6監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度在0.005 s左右時(shí)達(dá)到了隔離設(shè)定值濃度；位于出口位置下方的M4監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度在1.2 s才能達(dá)到隔離設(shè)定值濃度。

（2）除氚階段

圖8（a）、（b）、（c）分別給出了除氚階段的 240 s、260 s和 280 s時(shí)刻，手套箱內(nèi)位于PY=333.5 mm截面處的氚濃度云圖。由圖8（b）可見，位于第三和第四個(gè)滲透器之間及頂部區(qū)域（見紅色矩形內(nèi)）出現(xiàn)了氚滯留現(xiàn)象，這表明要將該區(qū)域的氚排出手套箱需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

產(chǎn)生滯留現(xiàn)象的主要原因是，當(dāng)純凈的氮?dú)馔ㄟ^GDS入口管道進(jìn)入手套箱時(shí)，到達(dá)手套箱底部后主要分為兩部分。一部分氮?dú)庋刂鳼軸正方向移動(dòng)至手套箱前側(cè)壁面后向上遷移，隨后呈螺旋式向右側(cè)移動(dòng)；另一部分沿著手套箱底部向右側(cè)遷移，到達(dá)第三和第四個(gè)滲透器附近后，兩部分氮?dú)鈪R集到出口排出。當(dāng)?shù)獨(dú)饬鹘?jīng)滲透器壁面后，在滲透器之間和頂部區(qū)域形成“再循環(huán)區(qū)”，導(dǎo)致這部分的氚難以排出［12］，因此出現(xiàn)了如圖8 （b）所示的氚滯留現(xiàn)象。

圖8 除氚階段手套箱截面濃度云圖Fig.8 Concentration cloud diagram of glove box section in tritium removal stage

對(duì)于除氚階段，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖9所示。從圖中可以看出，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度都隨時(shí)間的推移呈指數(shù)規(guī)律下降，符合氚在通風(fēng)情況下的濃度變化規(guī)律［5，6］。其中，位于GDS入口處的M1點(diǎn)濃度下降最快，分別在77 s、130 s左右降低至隔離設(shè)定值和報(bào)警設(shè)定值；位于GDS出口處的M3點(diǎn)濃度下降最慢，分別在226 s、277 s左右降低至隔離設(shè)定值和報(bào)警設(shè)定值。

圖9 除氚階段中監(jiān)測(cè)點(diǎn)濃度變化Fig.9 Concentration changes of monitoring points in tritium removal stage

4 結(jié)論

（1）通過與QST在TSTA操作室中的涉氚實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出COMSOL軟件在釋氚過程和除氚過程的模擬結(jié)果誤差分別在10%和15%水平；證明了利用COMSOL軟件的流體流動(dòng)模塊和稀物質(zhì)傳遞子模塊模擬氚在空間中的輸運(yùn)過程具有可行性。

（2）基于CFETR TEP最新設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)典型運(yùn)行事件下，氚在手套箱內(nèi)的輸運(yùn)過程模擬結(jié)果為：運(yùn)行事件開始10 s后，手套箱內(nèi)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)氚濃度基本穩(wěn)定在7×1014Bq·m-3水平；在除氚階段中，手套箱氚濃度隨時(shí)間變化呈指數(shù)規(guī)律衰減，應(yīng)急系統(tǒng)需要277 s才能將手套箱內(nèi)的氚濃度降低至報(bào)警設(shè)定值以下。

本文基于COMSOL軟件建立的模型及模擬結(jié)果，可為CFETR TEP安全包容系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。

致謝：非常感謝中國(guó)工程物理研究院材料研究所的蔡金光老師和王祥霖老師提供了CFETR TEP及氚安全包容系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)信息。