【摘要】：在核反應(yīng)堆發(fā)生嚴重事故的情況下，堆芯熔毀有可能導(dǎo)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(fù)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(yù)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(shè)計并搭建了小型機理試驗臺架，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350℃的溫度區(qū)間內(nèi)，錫液溫度變化對換熱系數(shù)沒有顯著影響。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL364.4
【圖文】：

Premixing Triggering Propagation Expansion圖 1-1 冷卻劑與 金屬 互作用過程[9]Fig.1-1 Phenomenological four stages of steam explosions在 FCI 過程中，熔融物液滴碎化導(dǎo)致?lián)Q熱面積驟升，高溫熔融物與冷卻劑間傳熱急劇增加，是引發(fā)后續(xù)反應(yīng)的重要因素，對整個 FCI 過程具有顯著影響。根

圖 1-2 Kim-Corradini 熱力學碎化模[18]Fig.1-2 Concept of the Kim Corradini mode九十年代初期，Ciccarelli 和 Frost[19]采用 X 射線通過高速攝像系統(tǒng)對單個熔融金屬液滴滴入冷卻水后的碎化過程進行了觀測研究，提出了熔滴熱力學碎化的Ciccarelli-Frost 模型。如圖 1-3 所示，Ciccarelli 和 Frost 認為：熔融金屬與冷卻水

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王恒德;切爾諾貝利核事故及其后果[J];輻射防護通訊;2000年Z1期

2 黃熙;楊燕華;王溪;;堆外蒸汽爆炸堆腔壓力沖量分布計算分析[J];核動力工程;2011年03期

本文編號：2721302