气泡在液态铅铋金属中的运动特性及曳力系数模型研究

TL334; 当铅铋快堆发生蒸汽发生器传热管破裂(Steam Generator Tube Rupture,SGTR)事故后,一回路高温液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)与二回路高压过冷水相互作用产生大量蒸汽,这些气泡在LBE的携带作用下可能进入堆芯,引起局部传热恶化和功率瞬变,严重影响反应堆的安全运行.掌握气泡在液态LBE中的运动特性及其动力学行为,开发适用于LBE中气泡迁移的曳力系数模型,是开展SGTR事故堆芯安全评估的基础.基于CLSVOF(Coupled Level-Set and Volume-Of-Fluid)方法建立了气泡在高温液态LBE中迁移运动...

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Published in核技术 Vol. 47; no. 6; pp. 129 - 140
Main Authors 罗皓天, 刘莉, 袁俊杰, 包睿祺, 田晓艳, 李达, 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%西北核技术研究所 西安 710024 01.06.2024
Subjects
SGTR事故
Lead-bismuth cooled fast reactor
气泡动力学
气泡-液态金属两相流
Bubble-liquid metal two-phase flow
Bubble dynamics
铅铋快堆
曳力系数
SGTR accident
Drag coefficient
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060603

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Summary:TL334; 当铅铋快堆发生蒸汽发生器传热管破裂(Steam Generator Tube Rupture,SGTR)事故后,一回路高温液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)与二回路高压过冷水相互作用产生大量蒸汽,这些气泡在LBE的携带作用下可能进入堆芯,引起局部传热恶化和功率瞬变,严重影响反应堆的安全运行.掌握气泡在液态LBE中的运动特性及其动力学行为,开发适用于LBE中气泡迁移的曳力系数模型,是开展SGTR事故堆芯安全评估的基础.基于CLSVOF(Coupled Level-Set and Volume-Of-Fluid)方法建立了气泡在高温液态LBE中迁移运动的三维数值模型,通过分析气泡的运动轨迹、速度和粒径的变化规律,结合气泡受力平衡方程,获得了气泡曳力系数的模拟值.在此基础上,对比分析了现有曳力模型对LBE中气泡迁移的适用性,优选了最佳曳力系数模型并进行了进一步优化,优化后的模型对于液态LBE中气泡曳力系数的计算误差在15%之内.研究结果可为后续SGTR事故安全分析程序的开发提供理论支持.
ISSN:0253-3219
DOI:10.11889/j.0253-3219.2024.hjs.47.060603