铅铋快堆堆芯包壳多场耦合腐蚀行为的数值模拟研究

TL331; 铅铋快堆中液态铅铋(LBE)腐蚀结构材料是制约铅铋快堆发展的关键难题之一,液态铅铋流动过程中对结构材料的侵蚀作用不可忽视.为开展高温液态铅铋环境下堆芯燃料包壳动态腐蚀特性研究,本文针对包壳管候选材料T91钢建立氧化、还原、侵蚀耦合腐蚀模型,结合计算流体力学(CFD)方法,对燃料包壳表面腐蚀现象进行模拟研究,并对影响腐蚀的关键因素进行分析.研究结果表明:一定铅铋流速下,燃料组件内沿液态铅铋流动方向,包壳表面温度越高,尖晶石层平衡厚度越厚,包壳厚度损失速率越高,运行800 h后,燃料组件仅剩出口处残留磁铁矿层;随着燃料组件入口液态铅铋流速的增加,包壳厚度损失速率越高;当入口流速为2...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in原子能科学技术 Vol. 58; no. 10; pp. 2113 - 2123
Main Authors 贾政, 刘莉, 包睿祺, 罗皓天, 袁俊杰, 顾汉洋
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海交通大学核科学与工程学院,上海 200240 01.10.2024
Subjects
计算流体力学
lead-bismuth fast reactor
侵蚀
氧化
computational fluid dynamics
oxidization
erosion
铅铋快堆
Online AccessGet full text
ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2023.youxian.0833

Cover

More Information
Summary:TL331; 铅铋快堆中液态铅铋(LBE)腐蚀结构材料是制约铅铋快堆发展的关键难题之一,液态铅铋流动过程中对结构材料的侵蚀作用不可忽视.为开展高温液态铅铋环境下堆芯燃料包壳动态腐蚀特性研究,本文针对包壳管候选材料T91钢建立氧化、还原、侵蚀耦合腐蚀模型,结合计算流体力学(CFD)方法,对燃料包壳表面腐蚀现象进行模拟研究,并对影响腐蚀的关键因素进行分析.研究结果表明:一定铅铋流速下,燃料组件内沿液态铅铋流动方向,包壳表面温度越高,尖晶石层平衡厚度越厚,包壳厚度损失速率越高,运行800 h后,燃料组件仅剩出口处残留磁铁矿层;随着燃料组件入口液态铅铋流速的增加,包壳厚度损失速率越高;当入口流速为2 m/s,氧化层稳定情况下,中心棒的包壳厚度损失速率为0.044 98 mm/a;当燃料组件包壳表面氧浓度大于发生氧化反应的最低值时,包壳厚度损失速率随包壳表面温度升高而增加;当包壳表面氧浓度小于发生氧化反应的最低值时,包壳会直接被液态铅铋溶解,溶解速率高达上千mm/a.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2023.youxian.0833