鈉冷快堆柱狀流鈉火仿真研究.pdf

1、第四代反應堆相比第三代反應堆在有效地利用核資源，固有安全性等方面有了進一步的提高。在各種備選的四代堆型中，最可能滿足商用運行需求的堆型之一就是鈉冷快堆。然而當作為冷卻劑的液態(tài)金屬鈉發(fā)生泄漏時會引發(fā)鈉火事故，嚴重威脅反應堆的安全運行，因此本研究針對鈉火事故中的柱狀流鈉火進行了仿真建模研究。
　　本研究結合現(xiàn)有的柱狀流鈉火的實驗研究成果，同時采用了液體射流理論，液態(tài)鈉燃燒模型和液池擴展模型等一系列成熟的理論模型，完成了柱狀流鈉火的仿真

2、模型。隨后基于仿真模型對流體計算軟件 FLUENT進行二次開發(fā)，并利用該軟件完成了最終仿真模型計算，得到了燃燒溫度場、燃燒速率和氧濃度變化等各種參數(shù)。為了驗證仿真模型的有效性，將仿真結果與柱狀流鈉火的實驗數(shù)據(jù)進行了比對驗證，仿真模型對于柱狀鈉火中心燃燒區(qū)域仿真有較高的精度，對于燃燒區(qū)域最高溫度的預測誤差不超過10％。此外還通過改變柱狀流鈉火的初始條件進行仿真計算，對影響柱狀流鈉火的因素，包括初始環(huán)境氧氣濃度，液態(tài)鈉溫度和流量進行了研究分

3、析。
　　根據(jù)仿真結果，在柱狀流鈉火發(fā)生時，較為集中的霧化燃燒會導致局部區(qū)域溫度迅速上升，與外圍區(qū)域產(chǎn)生較大的溫度差，但由于氧氣濃度的限制，燃燒速率會隨著氧氣消耗而降低，霧化燃燒區(qū)域的溫度到達一個峰值后就會回落。本研究進行了不同初始條件下的仿真，包括初始環(huán)境氧氣濃度10-20％，初始液態(tài)鈉溫度250-500℃和液態(tài)金屬鈉的流量0.1-0.3kg/s。仿真結果顯示，影響柱狀流鈉火的主要因素是鈉流的流量和周圍環(huán)境的氧氣濃度。初始環(huán)境氧