铅基合金中的氧控及相关计算分析

摘要

在诸多先进核能技术当中，加速器驱动次临界系统(Accelerator DrivenSub-critical system，ADS)是当今核科学范畴内备受关注的核能相关项目之一。在系统中，散裂中子靶（如铅基合金或其共晶体等）受到高能量质子轰击发生散裂反应产生中子，并将生成的中子作为源头来推动铅冷快堆以维持其堆芯内的裂变反应，从而实现铅冷快堆中核燃料利用率提高、产生供应发电的能量、通过嬗变进行核废料处理等功能。
　　各国对于ADS探索研究过程中，氧控技术占有极为重要的地位。世界各国从不同方向针对氧浓度控制进行了研究，不过主要从气态与固态两种方式对液态铅基合金中氧离子浓度进行控制。固态氧控法主要原理为液态铅基合金流经大量氧化铅(PbO)颗粒后，氧离子通过迁移到流体中增加其氧离子数量，达到控制氧离子浓度的目的。其中以比利时SCK·CEN实验较为突出，主要进行了关于管道材料与氧控原料等方面的研究。
　　本文首先给出了实验设计与理论计算的模型建立。实验方面主要进行了方案制定与搭建台架的工作，并在实验的过程中对台架进行了多次改造，针对实际情况制定了相应的实验流程与后续工作计划。计算方面，通过Matlab程序对PbO颗粒电化学溶解随液态铅基合金流量与温度的变化趋势进行计算，并进行了计算结果的可靠性分析。通过Fluent得到了冲刷磨损质量损失随颗粒速度、液态铅基合金流速、颗粒直径等变量的变化规律。
　　最后集合实际对本文中数据结果进行深度分析，得出结论。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 研究动态

1．2．1 氧控技术研究动态

1．2．2 材料冲刷腐蚀研究动态

1．3 本文主要研究内容与结构

第2章 固态氧控与材料冲刷腐蚀原理

2．1 固态氧控原理

2．1．1 氧离子浓度合理范围

2．1．2 固态氧控技术原理

2．2 冲刷腐蚀机理

2．2．1 电化学溶解作用机理

2．2．2 冲刷磨损作用机理

2．3 本章小结

3．1 实验设计

3．1．1 实验装置

3．1．2 实验内容

3．1．3 实验后续计划

3．2．1 氧化铅电化学溶解计算模型

3．2．2 氧化铅冲刷磨损计算模型

3．3 本章小结

第4章 氧化铅颗粒电化学溶解计算结果及分析

4．1 综述

4．2 不同温度下氧化铅颗粒电化学溶解速率

4．2．1 参数范围

4．2．2 结果对比分析

4．3 不同流量下氧化铅颗粒电化学腐蚀速率

4．3．1 参数范围

4．3．2 结果对比分析

4．4 本章小结

第5章 氧化铅颗粒冲刷磨损计算结果与分析

5．1 综述

5．2 离散相颗粒变化对冲刷磨损的影响

5．2．1 参数范围

5．2．2 结果分析

5．3 铅基合金流速对冲刷磨损的影响

5．3．1 参数范围

5．3．2 结果分析

5．4 本章小结

第6章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢