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原子能科学技术 2013年第7期47卷 1155-1161页

作者：左娟莉田文喜秋穗正苏光辉西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室陕西西安710049 西安交通大学核科学与技术系陕西西安710049

液态金属冷却核反应堆采用气泡提升泵的概念设计来提升堆芯自然循环能力。液态金属和惰性气体两相流动特性显著影响自然循环能力和系统安全性。本工作对铅铋合金冷却反应堆中气泡提升泵提升自然循环能力进行数值模拟研究。基于漂移流模... 详细信息

液态金属冷却核反应堆采用气泡提升泵的概念设计来提升堆芯自然循环能力。液态金属和惰性气体两相流动特性显著影响自然循环能力和系统安全性。本工作对铅铋合金冷却反应堆中气泡提升泵提升自然循环能力进行数值模拟研究。基于漂移流模型,采用空泡份额预测模型和摩擦压降预测模型分析了气体质量流量、质量含气率、气泡直径、上升管道高度对气泡提升泵提升自然循环能力的影响。结果表明:泡状流区域中,对于给定的气体质量流量,随着充入气泡直径减小,自然循环能力呈增加趋势。在泡状流、弹状流、乳状流和环状流等流型中,随着气体质量流量、质量含气率增加,自然循环能力先增大后减小。随着上升管道高度增加,自然循环流量增大。可见,流动参数显著影响堆芯热工水力特性。现有工作有助于优化带有气泡提升泵的自然循环冷却系统设计。

关键词：铅铋合金回路气泡提升泵自然循环气体质量流量

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气泡在液态铅铋合金内上升行为的数值模拟

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原子能科学技术 2015年第B05期49卷 278-282页

作者：赵云淦牛风雷单祖华华北电力大学核科学与工程学院北京102206

为利用气泡提升泵的概念设计来增加铅铋合金非等温回路的自然循环能力,需对充入回路的气泡大小进行选择。气泡的初始直径能显著影响气泡提升泵提升自然循环的能力。利用VOF模型,对不同初始直径的氦气泡在液态铅铋合金中的提升作用进行... 详细信息

为利用气泡提升泵的概念设计来增加铅铋合金非等温回路的自然循环能力,需对充入回路的气泡大小进行选择。气泡的初始直径能显著影响气泡提升泵提升自然循环的能力。利用VOF模型,对不同初始直径的氦气泡在液态铅铋合金中的提升作用进行了数值模拟研究。结果表明,对于单个气泡,随着初始直径增大,提升能力呈先增加后趋于不变的趋势;初始直径较大的气泡易分裂生成较小的子气泡附着在管壁上,有影响传热效率的潜在可能。研究了在静止液态铅铋合金中,不同初始直径的氦气泡上升速度和上升高度与时间的关系及气泡分裂的原因。

关键词：液态铅铋合金回路气泡提升泵气泡上升气泡分裂数值模拟

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不凝性气体驱动的两相自然循环流动特性实验研究

不凝性气体驱动的两相自然循环流动特性实验研究

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作者：王璐哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

福岛核电事故以后,反应堆的安全性备受关注。针对事故工况下安全壳的降温降压,新一代反应堆中引入了非能动安全壳冷却系统(PCCS),该系统可以不借助外部动力装置,仅依靠自然循环等物理规律实现对安全壳的保护功能。鉴于气泡泵的引入能大... 详细信息

福岛核电事故以后,反应堆的安全性备受关注。针对事故工况下安全壳的降温降压,新一代反应堆中引入了非能动安全壳冷却系统(PCCS),该系统可以不借助外部动力装置,仅依靠自然循环等物理规律实现对安全壳的保护功能。鉴于气泡泵的引入能大幅降低自然循环系统上升段的密度,提高自然循环能力,降低流动不稳定性,而气泡间的典型行为(如聚合等)对上升段的空泡份额有显著影响,空泡份额又密切关系着两相密度及自然循环能力,因此,有必要对自然循环条件下气泡聚合行为特性及其对自然循环能力的影响进行研究,为深入分析气泡提升泵提升自然循环机理奠定基础。本文在自然循环条件下,采用高速摄影系统拍摄可视化管段,通过改变注气量,对自然循环条件下的流型、上升段的气泡间行为以及聚合机理对自然循环能力的影响进行实验研究。实验以水-空气为工质,采用自然循环的方式,在常温常压下进行,注气量范围为0～4.0kg/h,实验储水箱水位高度范围为150mm～950mm。通过可视化实验研究,本实验中的流型可分为:泡状流、弹状流及搅混流。以液相雷诺数、气相折算速度作为特征参量,分析液相湍流强度、气相流量对流型特征、流型范围的影响。随后本文针对气泡的个体行为特性,主要研究气体流量、气泡直径、气泡上升高度以及气泡速度之间的关系,探讨气泡螺旋式上升运动的周期性规律。另外,本文将气泡的聚合行为分为两水平气泡间和两轴向气泡间两种情况,分析了气泡的个体特性与气泡聚合的关系。最后本文研究了气泡群行为和气泡聚合对回路自然循环能力的影响。结果表明,当气体质量流量小于0.5kg/h时,气体流量与气泡平均直径之间存在着良好的线性关系,气泡直径随着气体流量的增加而不断增大;当气体质量流量大于0.5kg/h时,气泡平均直径不再线性变化,开始出现波动,在3.5mm的直径处上下浮动。自然循环水流量是随着气体流量的增加而增大的,在气体流量约小于1.3kg/h时,增大气流量对自然循环能力的提升效果较好;大于1.3kg/h之后,效果有所下降。通过改变注气量和水箱水位,本文研究了气泡泵对自然循环能力的提高效果。针对气泡泵作用下的自然循环宏观流动特性,提出了自然循环平均流量随系统注气量变化的计算模型,结果表明:对于气泡泵作用下的自然循环系统存在临界注气量,当系统注气量小于对应的临界注气量时系统不能产生自然循环。临界注气量的大小与系统内水箱水位高度有关:随水位高度增加而减小。对于同一水箱水位高度而言,当注气量达到临界注气量值时,系统自然循环平均流量迅速增加,随着注气量的增加,系统平均流量增速减缓,曲线趋于平缓。通过建立理论计算模型发现,在带有气泡泵作用下的自然循环系统中,存在一最佳的注气量。对于同一工况参数的前提下,自然循环能力达到最大值。

关键词：自然循环气泡提升泵气泡聚合气-液两相流

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