鈉冷快堆柱狀流鈉火仿真研究.pdf

1、第四代反應(yīng)堆相比第三代反應(yīng)堆在有效地利用核資源，固有安全性等方面有了進(jìn)一步的提高。在各種備選的四代堆型中，最可能滿足商用運(yùn)行需求的堆型之一就是鈉冷快堆。然而當(dāng)作為冷卻劑的液態(tài)金屬鈉發(fā)生泄漏時(shí)會(huì)引發(fā)鈉火事故，嚴(yán)重威脅反應(yīng)堆的安全運(yùn)行，因此本研究針對(duì)鈉火事故中的柱狀流鈉火進(jìn)行了仿真建模研究。
　　本研究結(jié)合現(xiàn)有的柱狀流鈉火的實(shí)驗(yàn)研究成果，同時(shí)采用了液體射流理論，液態(tài)鈉燃燒模型和液池?cái)U(kuò)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(duì)流體計(jì)算軟件 FLUENT進(jìn)行二次開發(fā)，并利用該軟件完成了最終仿真模型計(jì)算，得到了燃燒溫度場(chǎng)、燃燒速率和氧濃度變化等各種參數(shù)。為了驗(yàn)證仿真模型的有效性，將仿真結(jié)果與柱狀流鈉火的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對(duì)驗(yàn)證，仿真模型對(duì)于柱狀鈉火中心燃燒區(qū)域仿真有較高的精度，對(duì)于燃燒區(qū)域最高溫度的預(yù)測(cè)誤差不超過10％。此外還通過改變柱狀流鈉火的初始條件進(jìn)行仿真計(jì)算，對(duì)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(jìn)行了研究分

3、析。
　　根據(jù)仿真結(jié)果，在柱狀流鈉火發(fā)生時(shí)，較為集中的霧化燃燒會(huì)導(dǎo)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(huì)隨著氧氣消耗而降低，霧化燃燒區(qū)域的溫度到達(dá)一個(gè)峰值后就會(huì)回落。本研究進(jìn)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(jié)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