金属物性与冷却剂温度对蒸汽爆炸的影响

为了模拟研究核电站严重事故蒸汽爆炸,本研究设计建造了低温熔融金属入水碎化的可视化实验装置。采用高速摄像仪拍摄记录熔融金属液柱入水碎化的过程。实验研究了不同熔融金属材料,冷却水温度对蒸汽爆炸的影响。实验结果表明熔融金属热扩散系数对蒸汽爆炸有重要影响,热扩散系数越大,越容易发生蒸汽爆炸;冷却水温度则相反,冷却水温度的提高,使金属碎化颗粒增加,降低了熔融金属的传热,抑制了蒸汽爆炸。     

冷却剂欠热度对蒸汽爆炸的影响研究

为了研究蒸汽爆炸的爆炸机理,设计建造了低温熔融金属入水碎化的可视化实验装置,采用高速摄像仪拍摄记录熔融金属液柱入水爆炸或碎化的过程。实验研究了冷却水温度对蒸汽爆炸的影响,实验结果表明：冷却水温度对蒸汽爆炸起抑制作用。为了验证该结论,进行了碎化实验。结果表明：冷却水温度对碎裂后颗粒直径范围影响明显,熔融金属液柱在温度高的冷却水中遇到的阻力小,碎裂的颗粒体表比越大,换热能力越弱。后者实验结果与前者相符。     

熔融物液柱碎化模型对先进压水堆堆外蒸汽爆炸计算的影响分析

在堆外蒸汽爆炸计算中,液柱碎化模型影响着熔融物液滴生成速率、液滴直径、液滴分布、液滴凝固和气泡比例等粗混合参数和现象,从而影响了蒸汽爆炸的冲击载荷。本文基于MC3D V3.8程序,采用不同的液柱碎化模型（CONST模型和KHF模型）对先进压水堆堆外蒸汽爆炸进行计算分析,探讨了CONST和KHF模型对蒸汽爆炸计算的影响。结果表明,两种模型计算的粗混合状态类似;在熔融物触底时刻,爆炸性准则几乎相同,此时触发爆炸得到的冲击载荷差别很小,表明该时刻触发爆炸时不同液柱碎化模型对爆炸冲击计算的影响较小;在本文所定义的工况下,先进压水堆堆坑墙体承受的最高压力约为20 MPa,最大冲量小于0.2 MPa•s。     

蒸汽爆炸粗混合阶段冷液中高温球传热阻力耦合特性的实验研究

采用蒸发电力模型,设计了高温颗粒同水相互作用的实验装置,进行了一系列单个,多个粒子在不同温度,不同入水初速度和不同冷液过冷度情况下的系列阻力实验,初步实验分析表明,高温颗粒在刚刚穿过冷液表面的下沉速度明显低于冷态颗粒的速度,实验值与蒸发曳力模型计算值符合较好.     

水蒸汽爆炸粗混合阶段机理研究的实验设计

高温颗粒在粘滞性冷液中沸腾蒸发瞬变运动引发蒸汽爆炸的工程安全问题，其流体动力特性与人们熟知的颗粒在粘滞性流体内的运动特性完全不同．是一个多相热物理基础问题．涉及的过程和现象十分复杂。为了验证高温颗粒在粘滞性冷液中下落阻力特性的蒸发曳力模型，设计了高温颗粒下落冷池沸腾可视化实验装置。     

蒸汽爆炸的影响因素分析

为研究各种影响因素对蒸汽爆炸的影响,设计建造了低温熔融金属入水碎化的可视化实验装置。采用高速摄像仪拍摄记录熔融金属液柱入水碎化的过程。实验研究了熔融金属热扩散系数、温度及冷却水温度对蒸汽爆炸的影响。实验结果表明,熔融金属热扩散系数和金属温度的乘积与蒸汽爆炸脉冲成正比;冷却水温度对蒸汽爆炸起抑制作用。熔融金属热扩散系数是影响蒸汽爆炸的重要因素。     

蒸汽发生器排污系统的热工-水力特性分析

通过Flowmaster软件建立岭澳核电站3、4号机组的蒸汽发生器排污系统(APG)的水力学模型,改变设置工况,对APG的热工-水力特性进行分析,重点关注对APG影响较大的参数.通过分析可知,由于再生式换热器前的管道具有“热惯性效应”使得蒸汽发生器(SG)温度较快的瞬态波动不会影响到换热器;排污水经再生式热交换器冷却之...     

评估燃料—冷却剂相互作用的预混合区域中熔融燃料质量的简单方法

根据熔融物的喷射破损长度以及由喷射表面产生的颗粒的沉淀/冷却动力学．提出了一种估算预混合熔融堆芯质量的简化方法。该方法曾被用于在JRC Ispra对二氧化铝和堆芯熔融物进行的KROTOS试验中，还曾用于对一个在压水堆（PWR）严重事故期间、压力容器外的燃料-冷却剂相互作用区域的典型几何形状进行的试验。对KROTS试验的计算表明：堆芯熔融物产生的预混合中包含的熔滴份额大大小于氧化铝，给出了堆芯熔融物不易产生蒸汽爆炸这一试验事实的一种解释。对PWR压力容器外环境的计算显示：预混合质量的增加往往比注入的总熔融堆芯质量的增加要但得多，在熔融物开始注入后20s时，100t堆芯熔融物注入到水池中，其中预混合熔融质量为6．5t。在PWR的情形，检验了对于假设的熔融堆芯颗粒尺寸、空泡份额、喷射破损长度的灵敏度。较大的颗粒直径导致较少的预混合颗粒，但熔融颗粒更多。较大的空泡份额或较短的喷射破损长度将改变总的预混合质量，但对熔融部分没有明显改变。     

高温颗粒下落冷池的沸腾蒸发瞬变阻力特性研究

设计建立了高温颗粒下落冷液沸腾可视化实验装置 ,初次实验将一个或有限几个高温球形颗粒坠入低沸点的冷液中 ,利用高速摄像机记录其在冷液中的运动速度 ,以了解由周围冷液快速蒸发引起的作用在运动中高温颗粒上的特殊阻力 ,验证了高温颗粒的蒸发曳力模型     

基于漂移流模型的液态金属快堆螺旋管蒸汽发生器热工水力特性分析

在液态金属快堆螺旋管蒸汽发生器中,存在一个普遍问题,其一次侧的进、出口温差大幅升高,二次侧出口蒸汽过热度显著增大,这给其设计及运行带来了挑战。基于离散网格法建立了液态金属快堆螺旋管蒸汽发生器热工水力分析模型。模型对整个一、二次侧回路进行网格划分,采用漂移流模型计算二次侧水-水蒸汽的流动与传热,并在一次侧计算中采用液态金属物性与流动传热关联式;采用内节点法对壁面划分网格,考虑两侧流体与管壁间的对流换热以及壁面导热。基于实验数据验证模型可靠性。以铅铋快堆为例,研究不同入口条件下蒸汽发生器的热工水力特性。研究发现一、二次侧之间的壁面热流密度沿程分布极为不均匀,且热流密度峰值极高。算例中壁面热流密度最大值达到1361 kW/m²,最大值与最小值间相差数十倍到数百倍。随着一次侧入口铅铋温度以及铅铋流速的增加,二次侧过冷水区及两相区长度明显缩短,过热蒸汽区长度明显增大;同时,壁面热流密度峰值向螺旋管入口方向移动,二次侧工质压降明显增大。     

5MW THR热工水力设计

本文介绍了5MW THR 热工水力设计准则、设计方法及特点,给出了压水及压水微沸腾两种运行方式下的主参数。     

海洋条件下舰船反应堆热工水力特性研究现状

海洋条件下舰船反应堆的热工水力特性对于舰船航行的安全性和可靠性有十分重要的影响,各国研究者为此开展了大量的研究工作.本文基于亚洲各国公开发表的海洋条件下舰船反应堆热工水力特性研究的文献资料,回顾和概括这一研究领域在研究方法、研究内容和典型研究结果诸方面的现状,通过掌握已有研究成果,分析其不足之处,提出开展相关研究的建议...     

钠热工水力实验回路过程仪表系统

钠热工不力实验回路过程仪表系统，提供了适当的测量与显示手段，能够检测钠回路正常安全运行下的主要过程参数和设备状态。该系统经过过安装调试，工作正常，仪表指标准确、可靠，调节灵敏，操作简便，达到了预期的设计要求。     

Premixing of steam explosions: a three-fluid model

A transient, two-dimensional, three-fluid model is proposed to address the problem of premixing of molten fuel and coolant (prior to a steam explosion) in the lower plenum of a pressurized water reactor (PWR). Predictions for a typical reactor case are compared with a previous work that ignored steam-water slip and the energy change in fuel.     

熔融液滴在冷却剂中的运动特性实验

设计、建立了研究高温熔融液滴与冷却剂相互作用的可视化实验装置,通过高速摄影记录熔融液滴的下落过程,获得了下落小球运动过程曲线,重点考察了液滴温度和冷却剂温度对液滴-冷却剂界面作用过程的影响.结果表明,熔融液滴穿过气-水界面后,将首先经历一个速度骤降-回升过程,之后液滴作减速运动下落;当冷却水温度一定时,高温熔融液滴温度越高,熔融液滴入水后下落速度越快;当熔融液滴温度一定时,冷却水温度越高,熔融液滴入水后下落速度越快.     

热工水力参数对矩形双通道管间脉动的影响

在中国核动力研究设计院热工试验回路上进行了矩形双通道管间脉动试验.对各种热工水力参数的试验研究后得出结论:随着进口过冷度的增加,界限热流密度增大,脉动振幅增大,脉动周期变长,进口过冷度对界限含汽率的影响表现出一定程度的非单值性;随着进口质量流速的增大,界限热流密度增加,界限含汽率减小,脉动振幅增大,脉动周期变短;随着系统压力的升高,界限热流密度和界限含汽率增加,脉动振幅减小,系统压力对脉动周期的影响表现出一定程度的非单值性;根据进口过冷度数Nsub和相变数Npch绘制出的脉动界限图,拟合出判断管间脉动界限的准则关系式:Npch＝3.1419 Nsub 10.014.     

Influenceof the Laminar Plasma Torch Construction on the Jet Characteristics

Based on two typical laminar plasma torches(LPT), i.e. a multi-electrode plasma torch(MEPT) with segmented anode structure and a two-electrode plasma torch(TEPT) with conventional structure, this paper studied the influence of the LPTs construction on the jet characteristics. Experiments were designed to measure their arc voltage, jet length, thermal efficiency and specific enthalpy using a home-made data acquisition system. With them, the jet characteristics of the two different LPTs were compared in detail. Results show that different plasma torch construction leads to distinctively different characteristics of the generated plasma jet. Based on the different jet characteristics, a plasma torch with appropriate construction could be used to meet the different application requirements.     

超亲水特性传热面上水喷流冷却时的沸腾换热特性实验研究

研究了在纳米材料涂层形成的超亲水材料传热表面上水喷流冷却时的沸腾换热特性,并与普通金属面上的喷流沸腾特性进行了比较.介绍了流动条件、加热方式、加热条件、超亲水材料涂层等条件对高温沸腾换热、临界热流密度的定量影响和一些基本换热规律.实验发现,超亲水传热表面对沸腾换热特性有十分显著的影响,超亲水传热面强化了喷流沸腾临界热流密度.     

Flow Rate Induced Effects on Dynamic Characteristics of BWR Jet Pump Structure

The studies performed on a two-dimensional reactor model with burnup and fuel management simulation prove that the lead cooled fast reactor concept provides the possibility to develop critical equilibrium reactor confining all of the self-produced transuraniums and long-lived fission products in the core. Such inherent safety features of the reference, non-confining lead cooled reactor design as negative void reactivity effect and ‘zero’ burnup reactivity swing may also be provided for equilibrium confining design by implementing the design approaches described in this paper.     

摇摆条件对船用核动力装置凝结水射流泵空化特性影响数值研究

船用核动力装置受空间布置限制,凝结水（凝水）系统灌注高度小,凝水泵运行过程易发生汽蚀。为解决该问题,在凝水泵入口前设置凝水射流泵,以提升凝水泵入口压力、改善凝水泵汽蚀性能。然而,凝水射流泵自身也存在空化风险,特别是在摇摆条件下,凝水射流泵入口压力与流体质点受力发生变化,对凝水射流泵空化特性造成重要影响。采用计算流体力学方法,分别对凝水射流泵处于稳态工况及2种摇摆工况下的空化特性进行分析。结果表明:稳态工况下,凝水射流泵流场内空化体积分数很小,喷嘴出口与喉管前端是易空化的2个位置,工作水温升对空化特性有较大影响;摇摆条件导致凝水射流泵空化增长、扬程降低,且随着摇摆周期的减小而影响加剧;当横摇周期为3 s时,凝水射流泵出现严重空化,扬程大幅波动且显著低于额定扬程,存在完全丧失增压能力的风险,影响凝水系统运行稳定。