安全是核电发展的首要前提,目前“华龙一号”在正常运行时核反应堆安全壳穹顶温度较高,若持续高温可能会对工艺设备和混凝土结构造成不利影响,故非常有必要对现有非能动冷却方案进行改进,以解决穹顶温度过高的问题。本文对一种基于热管的新型非能动安全壳穹顶冷却系统进行了数值模拟,以混凝土温度和传热能力为着眼点,分析了多个运行参数与结构参数对穹顶冷却系统的影响,为后续的工程实践提供基础性参考依据。从工程角度对“华龙一号”安全壳进行简化建模处理后,模拟得到了自然对流情况下的温度场和流场分布特性,对热空气积聚导致的穹顶温度升高、事故工况后混凝土温度超过设计值等情况进行了定量分析,针对温度较高区域给出了非能动穹顶冷却系统布置方案,并分析了其制约因素。由于穹顶冷却系统实际方案中涉及部件过多,故在校核相关单元选择简化方法合理性及可行性基础上,采用穹顶顶部单元对冷却效果和传热能力进行数值模拟,以穹顶顶部单元系统代替其他位置单元系统进行模拟。由相关冷却单元模拟得到的温度场和流场分布特性可知,冷却单元能够快速将热量传递至外侧热阱,具有较强的传热能力。通过对比运行参数对穹顶冷却系统的影响可知,相较于初始单元,冷却单元能够将混凝土温度控制在较低水平,传热性能提高十余倍,并在任何工况下,穹顶冷却系统的传热性能均更为优异。相关模拟结果显示,冷却单元比初始单元受温度影响更大,并且混凝土内壁温度的主要受安全壳内部温度所影响,平均温度则主要受壳体外部温度影响;内部风速对冷却系统的影响显然比外部风速更大,外部风速达到3m/s后即对冷却单元的温度和传热效果影响极小,内部风速则对混凝土温度和传热能力的影响较大。事故工况后24h冷却单元温度仍处于设计值以下,能够实现冷却效果。为了对冷却系统进行优化设计,采用控制变量法模拟结构参数对穹顶冷却单元的传热性能影响。模拟结果显示,安全壳外侧热管长度对冷却效果影响较小,热管断面比的提高可大幅提高传热,相同断面比下热管数量并非越多越好,热管等效导热系数也存在着边际效应;安全壳内侧肋板的尺寸参数中,厚度影响最大,宽度次之,高度最次,并与壳体内部流场的流动特性息息相关。考虑到增设肋板后将导致钢衬里增厚,还模拟了钢衬里厚度变化对传热性能的影响,以及存在空气夹层时的不利影响,为后续相关实验和工程实现提供有益的参考。