鉛基堆SGTR事故下鉛鉍與水接觸碎化行為研究.pdf

1、中國鉛基反應(yīng)堆(ChinaLEAd-basedReactor,CLEAR)選用具有優(yōu)良熱物性的鉛鉍共晶合金(Lead-BismuthEutectic，LBE)作為冷卻劑的主要候選材料，其設(shè)計采用池式結(jié)構(gòu)，蒸汽發(fā)生器直接浸沒到一回路冷卻劑中。當(dāng)蒸汽發(fā)生器管道發(fā)生破裂事故(SteamGeneratorTubeRupture，SGTR)后，二回路高壓冷卻水和高溫液態(tài)LBE直接接觸換熱，引起二回路高壓水將急速沸騰，并可能引發(fā)蒸汽爆炸，從而威脅堆

2、內(nèi)結(jié)構(gòu)的完整性。目前，國際上針對鉛基堆中的SGTR事故實驗研究較少，理論模型也尚未形成統(tǒng)一認(rèn)識。因此，開展這方面的實驗研究就顯得尤為重要。
　　本研究設(shè)計和研制了一套高溫熔融鉛鉍合金與冷卻水直接接觸實驗平臺，并進(jìn)行了可視化實驗研究。通過鉛鉍合金液滴與水接觸實驗，揭示事故現(xiàn)象發(fā)生的初始過程。同時，在此基礎(chǔ)上開展鉛鉍液柱與水接觸實驗，模擬一、二回路冷卻介質(zhì)在較大接觸面積情況下的事故工況，并對其產(chǎn)生的壓力沖擊大小進(jìn)行評估，進(jìn)而對其物理機(jī)

3、理進(jìn)行探討。本文主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　1、開展了熔融鉛鉍液滴與冷卻水相互作用實驗研究，結(jié)果表明:LBE溫度(250～500℃)、冷卻水溫度(25～80℃)的增加都對LBE碎化起了促進(jìn)作用;熔融LBE與冷卻水作用存在一個熱力學(xué)作用區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，兩者相互作用更易引發(fā)蒸汽爆炸現(xiàn)象;
　　2、開展了熔融LBE液柱與冷卻水相互作用的實驗研究，結(jié)果表明:1）熔融LBE實驗溫度(300℃～600℃)、冷卻水溫度(20℃～80℃

4、)的升高對LBE的碎化起了促進(jìn)作用;LBE直徑(5mm～8mm)和入水高度(210mm～450mm)的增加對LBE碎化現(xiàn)象也起了促進(jìn)作用;2）將已有的水下爆炸沖擊波理論應(yīng)用到熔融鉛鉍與冷卻劑作用的蒸汽爆炸壓力沖擊波研究中，對實驗過程中產(chǎn)生的壓力波能量進(jìn)行了理論評估。3）對比實驗與理論分析，本實驗熔融LBE碎化的主導(dǎo)的物理機(jī)理可認(rèn)為是由Kelvin-Helmholtz(K-H)不穩(wěn)定性和臨界Weber數(shù)共同作用導(dǎo)致的。
　　綜上，本