密度锁内稳态分层特性的实验研究

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的冷热流体分层特性进行实验研究,同时,根据界面力的平衡条件,对密度锁内分层的稳定性进行了分析。稳态工况下,密度锁内冷热流体间存在一界面层,且界面层内具有较大的温度梯度;界面层的稳定性受温度交界面处的扰动速度及界面层内温度梯度的影响,稳定的界面层对阻止冷热流体搅混具有积极作用。另外,对实验管内有无隔板情况进行分层特性对比实验,表明密度锁内的蜂窝通道不但有利于界面层的稳定,且有利于界面形成位置的控制。     

密度锁内分层传热特性的初步探讨

通过可视化观察方法,对3种不同实验管内的流体分层传热特性进行实验研究,同时,建立传热计算模型,对密度锁内的传热机理进行分析.结果表明:密度锁内的分层工质自上而下分为:混合层、界面层、导热层.混合层内的传热以对流为主,其余两部分的传热以导热为主.对不同管径的研究表明,密度锁内的蜂窝通道能有效地抑制扰动作用,减小混合层的厚度,降低通过密度锁的热量传递.     

密度锁界面下方稳态温度场的实验研究及分析

本文通过实验模拟了密度锁内分层界面下方流体稳态温度场分布,发现这部分流体的稳态温度分布曲线存在一个升温结束点,它是导热层与恒温层的分界,只有将升温结束点控制在密度锁内才能有效地抑制传热.本文建立了一个能够描述该部分流体稳态温度分布的数学模型,通过该模型可以给出升温结束点的位置.它为优化密度锁高度提供了理论依据.     

密度锁内分区模型研究

通过实验研究流速对密度锁内温度场和分层的影响,并建立了分区模型。研究结果表明:密度锁可分为混合区、分层区和恒温区,其中分层区又可分为强分层与弱分层,分层界面则位于混合区与分层区之间。此外,本文还将密度锁内温度场分为5类,其中第2类温度场最好,是密度锁正常工作时的最佳选择。     

密度锁自平衡启动特性的实验研究

以应用密度锁的非能动余热排出系统为背景,结合实验研究和理论分析,对密度锁自平衡启动的运行特性及可行性进行研究。结果表明：自平衡启动可分为关阀预热和开阀平衡两个阶段,在这两个阶段内能分别实现密度锁“关闭”所必需满足的两个条件,达到隔离非能动余热排出回路与主回路的目的。在关阀预热阶段,密度锁借助其特殊结构,有效地控制了传热方式转变点的位置,促进了热/冷流体交界面的形成;在开阀平衡阶段,借助其水力平衡的自稳定特性,有效地控制了热/冷流体交界面的移动,建立了密度锁内的水力平衡。所得结果充分证明了自平衡启动方法的可行性。     

密度锁启动特性实验研究及计算验证

以基于密度锁的非能动余热排出系统（PRHRS）为研究背景,实验验证了密度锁自平衡启动方案的可行性。结果表明：主回路流量接近平衡流量启动PRHRS时,密度锁内冷热流体温度分界面将在不平衡力作用下向上或向下移动,减小或增大了余热排出回路重位压差,使密度锁内冷热流体温度分界面在新的位置达到受力平衡,最终实现密度锁的自平衡启动,以及余热排出回路与主回路的隔离。依据一维连续性方程、能量方程及动量方程建立数学模型,用Matlab语言编程,对密度锁启动过程进行了数值模拟分析,证明了密度锁自平衡启动方案合理、有效。计算值与实验值符合较好,用该程序可较好地模拟密度锁自平衡启动过程中系统的瞬态运行特性。     

密度锁内无扰动时稳态温度场分析

实验模拟了密度锁内无扰动时稳态温度场分布。结果发现,稳态温度分布曲线上存在一个温度分层结束点;它是导热层与恒温层的分界,只有当温度分层结束点在密度锁内才能有效地抑制传热。应用半无限大平板导热模型、一维等截面直肋稳态导热模型和Fluent流体计算软件对无扰动时稳态温度场分布进行了理论计算。结果表明,半无限大平板导热模型是计算密度锁内无扰动时稳态温度场分布和温度分层结束点位置的最佳方法。     

小通道振荡导致密度锁失效研究

对密度锁内小通道振荡现象进行实验研究,发现密度锁失效是由于某一小通道内的分层界面在振荡过程中超出栅格,从而在小通道间形成循环所致。通过理论分析,提出3种解决方法:改变通道管径、减小通道间压差和扰动均匀化,以此为依据设计密度锁结构并进行实验进行验证。结果表明:改变通道管径只有在振荡界面通过管径变化处时才起作用;减小通道间压差的方法则需增加密度锁长度;扰动均匀化是最佳方法,可有效地减弱振荡幅度。     

密度锁内流体分层界面下移情况的相关研究

分析了密度锁内流体分层界面形成的原因,建立了一个简单的力学模型解释界面下移的原理,通过实验数据验证了这一原理;并通过实验验证了栅格形状、栅格尺寸、扰动大小和温差因素对界面下移速度的影响。结果表明:四种因素中栅格尺寸和温差对界面下移速度有影响,栅格小通道截面面积越小,界面下移越慢;温差越大,界面下移越慢。     

密度锁内分层界面位置的实验研究及分析

建立了计算密度锁内流体分层界面位置的理论模型,比较了计算值与实验观察值,并分析了两者的区别,最后讨论了扰动速度和温差对界面位置的影响.结果表明:扰动速度增加,界面位置降低;温差变大,界面位置升高.在一定的温度和管径等条件下,分别拟合出界面位置与扰动速度及理查森数(Ri)的经验关系式.     

加速器驱动洁净能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统（ADS）次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明：ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U－Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th-U燃料循环的次临界堆,热堆和快堆都是可以工作的;而对于U－Pu燃料循环的系统,快堆则是较好的选择。     

Problem of the iodine method of purification of zirconium

A method is proposed for the determination of the equilibrium constantsk and k' for the reactions Zr+2I₂–ZrI₄=0 and 2I–I₂=0, which is based on the measurement of the amount of iodine or zirconium liberated in the decomposition of zirconium tetraiodide on a heated surface in the process of establishing equilibrium. The decomposition of the tetraiodide was carried out at 900–1600C on a tungsten filament. The temperature distribution between filament and vessel walls was neglected.The dependence of the sum of atomic and molecular iodine pressures on zirconium tetraiodide pressure was determined at 1430C, and on temperature for 50 mm Hg. The values of kk'² 35 (mm Hg)³ at 1430C and k0.07 mm Hg at 400C, found from the results, differ substantially from known thermodynamic data, but give good agreement between the authors' formula [1] and experimental results on the iodide process of zirconium purification.