水與高溫熔融金屬相互作用過(guò)程中接觸特性研究.pdf

1、在核反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故的情況下,堆芯熔毀有可能導(dǎo)致高溫堆芯熔融物與冷卻劑發(fā)生接觸,伴隨劇烈的傳熱過(guò)程,冷卻劑急劇蒸發(fā),瞬間產(chǎn)生巨大的壓力脈沖,有可能對(duì)周?chē)Y(jié)構(gòu)材料造成破壞,從而增加放射性釋放到環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)。這種相互作用過(guò)程又被稱(chēng)為蒸汽爆炸,由于該過(guò)程的復(fù)雜性,其過(guò)程機(jī)理至今仍缺乏清楚的認(rèn)識(shí),尚無(wú)法對(duì)最終的事故后果進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),因此對(duì)冷卻劑與高溫熔融物相互作用過(guò)程的進(jìn)一步研究具有重要的安全意義。
　　本文首先設(shè)計(jì)并搭建了小型機(jī)理試

2、驗(yàn)臺(tái)架,采用高速攝像系統(tǒng)對(duì)水滴落入熔融金屬錫后二者的相互作用過(guò)程開(kāi)展了可視化實(shí)驗(yàn)研究,在保持其他初始實(shí)驗(yàn)條件不變的情況下,分別改變水滴溫度、熔融金屬溫度和水滴下落速度,分析了上述因素對(duì)水滴與熔融金屬錫相互作用過(guò)程的影響。
　　在本文后半部分,開(kāi)發(fā)了一維數(shù)值分析程序,對(duì)水滴與錫液相互作用過(guò)程中氣膜塌陷后二者的液-液直接接觸傳熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究,重點(diǎn)分析了二者間對(duì)流換熱系數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律和交界面冷卻水側(cè)不同時(shí)刻壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)及

3、速度場(chǎng)的分布。
　　分析結(jié)果表明:由于水滴質(zhì)量較小,其溫度變化尚無(wú)法對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)帶來(lái)顯著影響,本文未觀測(cè)到水滴溫度變化對(duì)相互作用過(guò)程的顯著影響;隨著熔融金屬溫度的升高,相互作用劇烈程度呈現(xiàn)出先升高后降低的發(fā)展過(guò)程;隨著水滴下落速度的增加,相互作用過(guò)程越來(lái)越劇烈;發(fā)生液-液直接接觸后,接觸面向密度較大液體一側(cè)移動(dòng),使得交界面上存在Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性,可能破壞交界面的完整性;二者間具有較大的對(duì)流換熱系數(shù),在250℃至