压力容器下封头外壁临界热流密度模型

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1、第49卷第l2期上海交通大学学报Vo1．49NO．122O15年12月JOuRNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYDec．2O15文章编号：1006—2467(2015)12—1792—05DOI：10．16183／j．cnki．jsjtu．2015．12．008压力容器下封头外壁临界热流密度模型郭锐，刘晓晶，程旭(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240)摘要：在气泡壅塞模型的基础上发展出了适合于压力容器下封头外壁的临界热流密度理论模型．模型中分别使用滑速比模型和能量平衡方程来计算气泡层和主流层的含

2、气率，并采用局部条件法来处理非均匀热流的影响，模型计算与实验结果具有良好的一致性．参数效应分析表明：随着下封头半径增大，相同角度位置处的临界热流密度值会降低，这意味着对更大功率的先进压水堆保持压力容器完整性的热负荷裕量将降低，可能导致下封头失效．关键词：压力容器外部冷却；临界热流密度；理论模型；倾角效应中图分类号：TL331文献标志码：ATheoreticalInvestigationofCriticalHeatFluxatOuterSurfaceofReactorPressureVesselLowerHeadGUORui，LIUXi

3、ao—jing，cHENGxu(SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Atheoreticalcritica1heatflux(CHF)modelwasdevelopedsuitablefortheoutersurfaceofthelowerheadbasedonthebubblecrowdingmode1．Intheproposedmodel，thequalityinthebubblylayeran

4、dbulkflowwascalculatedbyusingtheslipratiomodelandenergybalanceequationrespectively，andthelocalconditionsapproachwasadoptedtoaccountfortheeffectofnon—uniformheatflux．Thecompar—sionofthepredictionandtheexperimentaldatashowsthatthenewmodelhassatisfactoryaccuracy．Para—metri

5、canalysisofthenewmodelshowsthatanincreasedreactorpressurevesse1diameterlcadstoadecreaseincriticalheatfluxatthelowerheadoutersurface．Sothethermalmargintokeeptheintegrityofthelowerheaddecreasesinlargescalepowerplant，whichwillleadtofailureofthelowerhead．Keywords：externalre

6、actorvesselcooling(ERVC)；criticalheatflux(CHF)；theoreticalmodel；orienta—tionPffeet在严重事故条件下，通过实施基于自然循环的出现下封头壁温飞升而熔穿．因此，对下封头外壁临压力容器下封头外部冷却(ExternalReactorVessel界热流密度的研究非常必要．Cooling，ERVC)，实现熔融物堆内滞留(In—Vessel以往的研究主要从实验方面开展．TheofanousRetention，IVR)，已成为一项重要的严重事故管理等开展的ULPU系列实验

7、[1]，采用等宽弧形流道策略．这种策略能够成功的关键是下封头外壁的实对球形下封头与保温层之间的结构进行模拟，实验际热流密度小于对应位置的临界热流密度，否则会结果表明对AP600和AP1000的反应堆，在发生严收稿日期：2015-05—05作者简介：郭锐(1987)，男，湖北省天门市人，博士生，主要研究方向为反应堆热工水力与安全分析．刘晓晶(联系人)，男，副教授，博士生导师，电话(Te1．)：02134207121；E—mail：xiaojingliu@sjtu．edu．cn．第12期郭锐，等：压力容器下封头外壁临界热流密度模型重事故时

8、，IVR—ERVC措施能够有效带走堆芯衰变以上两式合并可得：热．随着反应堆功率增加，下封头的热负荷裕量将降m3(z2—321)一—qb『w_A_z—m2△2(3)低，目前尚不清楚对更大功率的先进压水堆，IVR—式中：m。