水與高溫熔融金屬相互作用過程中接觸特性研究.pdf

1、在核反應堆發(fā)生嚴重事故的情況下,堆芯熔毀有可能導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,有可能對周圍結(jié)構(gòu)材料造成破壞,從而增加放射性釋放到環(huán)境中的風險。這種相互作用過程又被稱為蒸汽爆炸,由于該過程的復雜性,其過程機理至今仍缺乏清楚的認識,尚無法對最終的事故后果進行準確的預測,因此對冷卻劑與高溫熔融物相互作用過程的進一步研究具有重要的安全意義。
　　本文首先設計并搭建了小型機理試

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

3、速度場的分布。
　　分析結(jié)果表明:由于水滴質(zhì)量較小,其溫度變化尚無法對實驗系統(tǒng)帶來顯著影響,本文未觀測到水滴溫度變化對相互作用過程的顯著影響;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)展過程;隨著水滴下落速度的增加,相互作用過程越來越劇烈;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,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流換熱系數(shù),在250℃至