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密闭空间内高压过冷水射流冲击高温铅铋熔池能质传输数值模拟研究
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作者 袁俊杰 刘莉 +5 位作者 包睿祺 罗皓天 贾政 田晓艳 李达 顾汉洋 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1958-1969,共12页
蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故是铅铋冷却快堆(LFR)最为严重的设计基准事故之一,将导致二回路高压过冷水通过管道破口高速射流注入一回路高温液态铅铋(LBE),强烈的相间热质传输可能引发蒸汽爆炸,严重威胁堆芯结构的完整性。为了揭示S... 蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故是铅铋冷却快堆(LFR)最为严重的设计基准事故之一,将导致二回路高压过冷水通过管道破口高速射流注入一回路高温液态铅铋(LBE),强烈的相间热质传输可能引发蒸汽爆炸,严重威胁堆芯结构的完整性。为了揭示SGTR事故现象机理,本文基于VOF多相流模型、LES湍流模型和Lee相变模型,考虑容器内覆盖气体层作用,建立了密闭空间内高压过冷水射流冲击高温LBE多相流动与瞬态传热传质过程的三维数值计算模型,重点分析了过冷水温度及入口压力对射流发展和射流周围环境(即覆盖气体层和LBE区域)的影响。结果表明,典型的射流按相态可分为4个区域,即水-蒸汽过渡区、多相流区、末端水相区和蒸汽斑块区。射流沸腾主要发生在射流中心区域和两侧的相界面上,相变产生的蒸汽夹带残余水相沿着界面从射流的末端向顶部迁移,计算工况下最大沸腾速率通常在喷管出口处,为7090 kg/(m^(3)·s)。覆盖气体层和LBE区压力与过冷水温度和入口压力均呈正相关,LBE区压力会随着射流发展逐渐增加,同时蒸汽的迁移可能引起LBE区压力发生波动,在4.4 ms时间内在覆盖气体层和LBE区获得的最大压力分别为0.157 MPa和0.351 MPa。本文结果揭示了射流沸腾机理与压力演化特性,为铅铋冷却快堆SGTR事故系统安全评估提供了理论支撑。 展开更多
关键词 密闭空间 高压过冷水射流 高温lbe 能质传输 数值模拟
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