核电站一回路压力边界泄漏监测是核电站安全壳内监测的核心组成部分,关系到核电站的安全运行。¹³N或¹⁸F同位素可以作为泄漏示踪剂来监测一回路高温高压水泄漏情况,但目前在实际使用过程对¹³N或¹⁸F在安全壳内的具体传输机理及浓度分布情况较模糊,同时现有辐射监测仪均无法给出泄漏点信息。因此研究¹³N或¹⁸F在安全壳内的输运及浓度分布规律对能给出泄漏点信息的¹³N或¹⁸F监测仪更好发挥一回路辐射监测作用有重要意义。本文采用数值模拟计算方法,借助Fluent软件分别对核电站安全壳内¹³N和¹⁸F输运情况进行了模拟研究。假设反应堆本体、2号蒸汽发生器一回路连接管道处两个位置发生泄漏的工况下,获取了¹³N浓度分布云图、速度分布云图、取样点¹³N浓度随时间变化情况;¹⁸F浓度分布云图、速度云图、取样点¹⁸F浓度随时间变化情况;分析了¹³N和¹⁸F传输机理及浓度分布规律,并根据获取的¹³N和¹⁸F从泄漏点输运到取样处的时间,计算得到取样处¹³N/¹⁸F浓度比,为给出泄漏点信息提供了理论参考数据。结果表明:当反应堆本体发生泄漏时,¹³N和¹⁸F以高速射流状态射入安全壳自由空间中,主要沿着初始速度方向竖直向上流动,在通风系统的作用下,随时间变化,扩散到反应堆穹顶并集聚,然后沿着安全壳穹顶向四周扩散,安全壳穹顶部分的¹³N和¹⁸F与下方空间内空气进行混合,最后¹³N和¹⁸F与空气达到动态循环状态,¹³N和¹⁸F逐渐均匀分布在整个安全壳内,但整体来讲处于安全壳上部空间的¹³N和¹⁸F浓度略高于下部空间。计算得到满功率运行时,一回路水中¹³N的浓度为4.522×10¹⁶/cm³,¹⁸F的浓度为2.520×10¹⁵/cm³,一回路中泄漏¹⁸F/¹³N初始源项浓度比C₀=5.57%。当反应堆本体发生泄漏时,计算得到¹⁸F/¹³N浓度比C₁=34.20%C₀。当2号蒸汽发生器一回路连接管道处发生泄漏时,计算得到¹⁸F/¹³N浓度比C₂=45.40%C₀。两种工况下¹⁸F/¹³N浓度比值,有11.20%的浓度比差值,差异明显,结合现场实验测量¹⁸F/¹³N浓度比值,与C₁、C₂对比,即可初步判断泄漏位置。