高压水射流注入液态铅铋的传热升压特性研究 - 胡 晗; 李 根; 梁 晓雯 (He jishu)
铅铋堆蒸汽发生器传热管两侧具有较大的压力差和温度差，而且铅铋冷却剂对换热管具有腐蚀作用，长期运行存在破裂的可能性。为揭示铅铋堆蒸汽发生器传热管破裂（Steam Generator Tube Rupture，SGTR）事故下铅铋池的传热升压机理，基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法，通过耦合VOF（Volume of Fluid）模型、Realizable k-ε模型和Lee相变模型对高压水射流注入液态铅铋的相互作用过程进行数值模拟。结果表明：模拟得到的压力和温度变化与实验结果符合较好，验证了数值模型的准确性。高压水射流冲击铅铋池瞬间导致铅铋压力出现了尖峰，随后高压水降压闪蒸产生大量蒸汽是压力持续升高的主要原因；在射流轴向中心线x/d=1位置上监测到了最大压力峰值，约为0.2 MPa；距注入口距离越远，监测到的压力峰值越小，在x/d=20处已无明显的压力峰。在蒸汽迁移过程中，铅铋与蒸汽界面出现了K-H不稳定旋涡，并且尾流卷吸和夹带了部分铅铋，导致汽穴碎化为多个蒸汽块。研究结果可为铅铋堆的安全设计提供技术参考。