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(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)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(fēng)險(xiǎn)。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(jī)理至今仍缺乏清楚的認(rèn)識,尚無法對最終的事故后果進(jìn)行準(zhǔn)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(jìn)一步研究具有重要的安全意義。
　　本文首先設(shè)計(jì)并搭建了小型機(jī)理試

2、驗(yàn)臺(tái)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(shí)驗(yàn)研究,在保持其他初始實(shí)驗(yàn)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(jìn)行了數(shù)值模擬研究,重點(diǎn)分析了二者間對流換熱系數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律和交界面冷卻水側(cè)不同時(shí)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(shí)驗(yàn)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(dòng),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