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，其設計采用池式結構，蒸汽發(fā)生器直接浸沒到一回路冷卻劑中。當蒸汽發(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、內結構的完整性。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)一認識。因此，開展這方面的實驗研究就顯得尤為重要。
　　本研究設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，在此基礎上開展鉛鉍液柱與水接觸實驗，模擬一、二回路冷卻介質在較大接觸面積情況下的事故工況，并對其產生的壓力沖擊大小進行評估，進而對其物理機

3、理進行探討。本文主要研究內容與結果如下:
　　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碎化起了促進作用;熔融LBE與冷卻水作用存在一個熱力學作用區(qū)域，在該區(qū)域內，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)象也起了促進作用;2）將已有的水下爆炸沖擊波理論應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，對實驗過程中產生的壓力波能量進行了理論評估。3）對比實驗與理論分析，本實驗熔融LBE碎化的主導的物理機理可認為是由Kelvin-Helmholtz(K-H)不穩(wěn)定性和臨界Weber數共同作用導致的。
　　綜上，本