池沸腾下朝向曲面加热面临界热流密度分析模型

摘要

堆内熔融物滞留(IVR)策略得以实施的关键在于压力容器下封头外部冷却(ERVC)能力,即压力容器下封头外部临界热流密度(CHF)高于下封头壁面对应的热流密度.本文通过结合Helmholtz不稳定性与液膜蒸发,提出了池沸腾下朝向曲面加热面临界热流密度的分析模型.由于表面张力作用,内部嵌有汽柱的薄液膜附着在下封头壁面外,Helmholtz不稳定性作用于薄液膜与汽柱的交界面;随着加热表面热流密度的增大,汽柱与液膜之间相对速度达到一定时,在Helmholtz不稳定性的作用下,汽液交界面产生畸变,并形成汽膜,阻碍主流液到达加热表面;当加热热流密度接近CHF时,液膜逐渐蒸发直至CHF触发.通过该模型计算得到了不同过冷度下,CHF随加热曲面方位角的变化,计算结果与现有的大量实验数据一致性较好.