气容和气阻对脉冲萃取柱柱重瞬间压降信号测量的影响

本文从理论和实验两方面对吹气法测量中气容和气阻的影响进行了系统研究。结果表明,气容和气阻对压力波动信号有明显的衰减作用,而对压力波动信号的延迟作用可忽略,随着气容体积的增大和气阻内径的减小,衰减作用增强;气容和气阻组合的衰减作用大于相应的单气容或单气阻,先气阻后气容组合方式的衰减作用大于先气容后气阻的衰减作用;气容和气阻的引入对吹气管出口处的气速影响不大,所以对吹气杯的设计没有影响。本文的理论与实验结果为吹气法中气容和气阻的设计应用提供了基础。     

外置吹气杯测量折流板脉冲萃取柱柱重压降

在内径为0.3 m和高度为5.6 m的折流板脉冲萃取柱中，分别采用内置吹气杯和外置吹气杯对柱重压降信号进行了测量和比较。实验结果表明，两种吹气杯安装方式所测量的结果一致。因此，为了避免由于内置吹气杯所造成的钚纯化循环脉冲萃取柱异形下澄清段的设计和加工难度，推荐可使用外置吹气杯来测量该工段的脉冲萃取柱柱重压降。     

空气脉冲对吹气法测量脉冲萃取柱下澄清段压力的影响

本工作实验考察在吹气条件下空气脉冲对脉冲萃取柱下澄清段所测量的柱重、有机相密度、两相界面和水相密度的时均压降影响。实验结果表明：在无空气脉冲且流速为零、有空气脉冲且单相流流速为零和有空气脉冲且单相流流速不为零的条件下，吹气法所测量的有机相密度、水相密度及两相界面的时均压降是一致的，而在有空气脉冲且两相流速均不为零的条件下，吹气法所测量的水相密度、有机相密度和两相界面的时均压降误差依次增大。对于有机相，吹气法所测量的柱重时均压降随着空气脉冲振幅的增加而减小，随着流速增加而增大；对于水相，由于其流动方向与有机相相反，柱重时均压降随流速的增加而减小。     

吹气对喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅测量的影响

实验考察了5个喷嘴板脉冲萃取柱系统吹气条件下的真实振幅与表观振幅之间的关系。实验结果表明：在吹气条件下，由于吹气系统及脉冲萃取柱内气体被压缩，吸收掉了脉冲腿中部分液体的体积变化，使实验测量的柱内真实振幅值与无吹气条件下计算的真实振幅值间的偏差加大。     

标准喷嘴板脉冲萃取柱脉冲振幅的在线测量

实验考察了5个标准喷嘴板脉冲萃取柱系统在吹气条件下脉冲振幅与柱重瞬间正弦信号1个周期峰面积之间关系。实验结果表明：在吹气条件下,峰面积与脉冲频率无关;流道因子随着脉冲振幅和脉冲频率增加而增大,与脉冲萃取柱柱高、柱径和连续相密度无关。在此基础上,获得了吹气法在线测量脉冲振幅的经验关联式。      

吹气法直接确定折流板脉冲萃取柱液泛特征

当脉冲萃取柱处于液泛操作状态时,理论分析表明,吹气法所测量的柱重时均压降信号随时间延长而增大,这一结果在以30%TBP/煤油溶液和1mol•L^-1HHNO₃溶液为体系的50mm折流板脉冲萃取柱中得到了验证。在此基础上,给出了工业上应用吹气法直接确定液泛特征的实验步骤。     

脉冲萃取柱下澄清段的吹气法管道设计原则

本工作实验考察吹气管道体积对吹气法在线测量脉冲萃取柱真实振幅的影响。实验结果表明：当吹气管道总体积与吹气杯体积之比不大于4时,吹气法在线测量的真实振幅与表观振幅呈线性关系。同时,就满足乏燃料后处理中脉冲萃取柱下澄清段压降在线测量的吹气管道的要求进行了讨论。根据这一要求,确定了吹气系统的设计原则。     

吹气法在线测量折流板脉冲萃取柱脉冲操作参数

在柱径为38、50和100mm的折流板脉冲萃取柱中，以30％TRPO煤油溶液和1mol/LHNO₃溶液为体系，研究吹气法在线测量脉冲萃取柱的脉冲频率和脉冲振幅。实验结果表明：吹气法所得的瞬时压降信号可准确确定脉冲频率，而瞬时压降信号的1个周期面积可确定脉冲振幅。峰面积值与脉冲萃取柱的板数和板开孔率参数成正比，与柱径和脉冲振幅成指数关系。在此基础上，得出了30％TRPO煤油/1mol/LHNO₃体系脉冲振幅的经验关联式，并在两相流条件下得到了验证。     

周期性力场作用下气泡径向附加力分析

本文详细推导了气泡受周期性力场影响的数学模型，分析了各种惯性力和浮力对气泡径向受力的影响。分析发现，摇摆产生的周期性惯性力中切向惯性力起主要作用，在摇摆台处于最大摆角时达到最大，法向惯性力和科氏惯性力对气泡的作用可忽略。摇摆角度增大、摇摆周期减小及气泡距实验段入口距离增大均会造成气泡所受径向周期性惯性力波动幅值增大。考虑到摇摆造成气泡所受浮力的周期性变化，浮力的波动幅值远大于周期性惯性力的波动幅值。此外，气泡受力波动幅值随气泡尺寸的增大显著增大，与气泡变形无关。     

流量波动作用下临界热流密度特性理论计算与分析

利用流量波动作用下瞬态临界热流密度程序,对矩形通道内入口流量波动条件下临界热流密度特性进行计算分析。结果表明:入口流量波动会对临界热流密度有明显影响,特别是入口流量波动幅值和周期的增大、时均流量的增加、加热长度的减小或出口含汽率的降低将使临界热流密度特性恶化,从而对反应堆系统安全性产生不利影响。     

脉冲萃取柱脉冲振幅在线测量方法

采用吹气法在线测量脉冲萃取柱脉冲振幅参数。结果表明：通过测量信号曲线的特征参数,能够在线计算出脉冲萃取柱中的脉冲振幅参数。该方法具有普遍适用性,对不同的脉冲萃取柱能够进行相似的计算。     

Mitigation Technologies for Damage Induced by Pressure Waves in High-Power Mercury Spallation Neutron Sources (III)—Consideration of the Effect of Microbubbles on Pressure Wave Propagation through a Water Test—

The effects of microbubbles dispersed in a liquid on a high-rising-rate pressure wave were experimentally investigated with water. Intense, high-rising-rate pressure waves with a rise time of about 1.5 ms were produced by a spark discharge in water, and gas microbubbles were produced by two different bubble generators. Particular attention was focused on the attenuation effect of microbubbles on propagating pressure waves. The dependence of the attenuation effect on the radius and void fraction of the microbubbles was carefully examined. It was found that when the microbubbles are sufficiently small (e.g., about 50 μm in peak radius), the amplitude of wall vibration induced by the spark-induced pressure wave is dramatically decreased with an increase in void fraction. The present study provides strong experimental evidence that microbubbles can act as a strong absorber for high-rising-rate pressure waves as recently predicted numerically.     

几何参数对含空气蒸汽冷凝影响的数值分析

含空气蒸汽冷凝是反应堆失水事故时安全壳内重要的热工水力现象。已有研究多关注气体压力、温度等热工参数对传热特性的影响,而对几何参数的影响及其作用原理分析较少。采用三维CFD数值模拟方法,基于扩散边界层冷凝机理模型研究了管径(4~60 mm)、管长(0.1~7 m)及倾角(0°~90°)对含空气蒸汽冷凝传热特性的影响。结果表明,管径、管长及倾角均对含空气蒸汽冷凝传热特性有显著影响。平均冷凝传热系数随管径的增大而减小;随管长的增长先减小后增大,3 m左右达到最小值;随倾角的增大而增大。局部冷凝传热系数沿管长方向先迅速减小后缓慢增大。倾斜布置时,迎流面产生明显传热强化,向两侧逐渐减弱,背流面存在一定的传热抑制。