临界热流密度

摘要： 针对核电站严重事故压力容器外部冷却策略安全裕度不足的问题,利用平均粒径为15和500 nm的两种Al2O3分别制备不同质量浓度的微纳米流体作为冷却剂,通过向下加热面的池沸腾实验,对整个向下加热的沸腾过程进行了详细的研究分析.实验结果表明:纳米颗粒会影响加热表面的润湿能力,提高沸腾过程中的气泡生成率,造成更加剧烈的局部紊流;表面的沸腾传热能力随着微纳米流体质量浓度的升高而增强,在质量浓度为12 mg/L的Boehmite-Al2O3纳米流体工况下测得了最大临界热流密度,与反渗透水工况相比,最大临界热流密度提升了44.7％.

摘要： 临界热流密度对反应堆安全起着至关重要的作用,通过对温升速率进行观察可以有效判断临界热流密度的发生。应用Haar小波函数对自然循环条件下窄通道内的临界热流密度实验温升数据进行分析,通过对温度信号的分解及重构,认为小波分析的结论与通过试验获得的温升数据结果符合性较好,能够准确判断临界热流密度的发生位置和时刻。

摘要： 针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律。研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系式,计算值与试验值偏差在±20%以内。

摘要： 针对核电站严重事故压力容器外部冷却策略安全裕度不足的问题,利用平均粒径为15和500 nm的两种Al_(2)O_(3)分别制备不同质量浓度的微纳米流体作为冷却剂,通过向下加热面的池沸腾实验,对整个向下加热的沸腾过程进行了详细的研究分析.实验结果表明:纳米颗粒会影响加热表面的润湿能力,提高沸腾过程中的气泡生成率,造成更加剧烈的局部紊流;表面的沸腾传热能力随着微纳米流体质量浓度的升高而增强,在质量浓度为12 mg/L的Boehmite-Al_(2)O_(3)纳米流体工况下测得了最大临界热流密度,与反渗透水工况相比,最大临界热流密度提升了44.7%.

摘要： 大型先进压水堆通过堆内熔融物滞留(IVR)策略来缓解严重事故后果以降低安全壳失效风险。其中堆腔注水系统(CIS)被引入来实现IVR。本文使用严重事故分析软件计算大型先进压水堆在冷管段双端断裂事故下的事故进程、热工水力行为、堆芯退化过程和下封头熔融池传热行为,评估能动CIS的事故缓解能力。计算结果表明,事故后72 h,下封头外表面热流密度始终低于临界热流密度(CHF),表明IVR策略有效。此外,计算分析了惰性气体、非挥发性和挥发性裂变产物的释放和迁移行为。计算发现,IVR下更多的放射性裂变产物分布在主系统内,壁面核素再悬浮形成气溶胶的行为被消除,安全壳壁面上沉积的核素被大量冷凝水冲刷进入底部水池。总体来说,IVR策略能更好地管理放射性核素分布,减小放射性泄漏威胁。

摘要： 燃料组件临界热流密度(CHF)性能是压水堆堆芯热工水力设计和安全分析的基础,对反应堆的安全运行至关重要。本文采用非均匀加热典型栅元和导向管栅元两组CHF试验数据开发了具有针对性的CHF关系式并对比研究了导向管冷壁对CHF的影响,获得了导向管冷壁效应因子。研究结果表明,针对轴向功率非均匀加热,在边界条件一致的情况下导向管的存在不会降低棒束的平均功率,但会导致烧毁点的位置发生变化并使得CHF降低,导向管冷壁效应因子约为8%。

摘要： 气液两相流设备的性能受限于临界热流密度,开展流动微液膜厚动力学特性相关研究及气液分层流界面波动稳定性的精准表征是深入理解流动沸腾机理及其强化的关键。本文针对气液两相流设备中加热表面微液膜厚度及其波动特性为研究对象,对现有的液膜厚度与气液界面波动特性诊断技术进行测量原理说明,并对光学法测量范围、精度、可操作性等性能指标进行对比分析。

摘要： 该文综述了压水堆破口事故发生后冷却剂(水)最先经历的喷放阶段相关研究,系统地介绍了破口失水事故的分类以及最危险的破口失水事故,分析了不同尺寸破口事故喷放阶段的物理过程。按照不同的空泡份额将喷放阶段科学划分为不同区域,归纳了各不同阶段最为适用的理论经典模型,指出了各现有喷放理论模型相应的局限性,提出针对性意见,总结破口失水事故喷放阶段研究中亟待解决的关键问题,汇总了临界热流密度和闪蒸等重要物理现象的国内外重要与最新的研究结果。该文对喷放阶段后续的深入理论研究具有借鉴与启发意义,为实际破口事故中确保压水堆的安全提供了理论指导。

摘要： 临界热流密度(CHF)是反应堆重要的限制性热工水力参数之一,它的大小直接影响了反应堆的安全性和经济性。由于CHF涉及沸腾、两相流等复杂的物理现象,因此通常采用实验的方式来获取。该文介绍了国内外临界热流密度相关的机理性实验和工程性实验研究工作,总结了实验技术相关方面的特点,可为反应堆热工水力学中CHF相关的实验研究提供技术参考。

摘要： 为得到通过压力容器外部冷却实现熔融物堆内滞留(IVR-ERVC)条件下椭圆形压力容器下封头外壁临界热流密度(CHF)量值及其分布,本文采用全高度一维ERVC实验回路装置,以椭圆弧形厚壁加热铜块模拟压力容器下封头,在自然循环条件下对不同角度位置处的CHF量值进行实验研究。同时开展可视化实验,通过高速摄影获取CHF发生时近壁面处两相分布及变化的图像,结合观测结果得到了朝下加热曲面上CHF触发典型机理的初步证据,即加热壁面附近液膜蒸干使热量难以有效导出,导致壁面温度快速升高。进一步地,实验研究了入口过冷度、淹没液位、阻力与自然循环流量,以及ERVC流道间距对CHF限值的影响。实验结果表明:在不同条件下,CHF均随加热壁倾角的增加而增大;入口过冷度增加能较明显提高CHF;热壁上的CHF随液位提高略增大;而在一定范围内,通过阀门调节而改变自然循环阻力特性与流量,对CHF的影响相当有限。此外,实验结果表明,流道间距变化对CHF影响较复杂,间距与两相边界层厚度的相对大小以及流道外侧壁对气相的流线型约束状况对CHF量值与分布都有影响。

摘要： 堆芯组件临界热流密度(CHF)是反应堆热工安全的重要研究内容,是评价堆芯燃料组件热工性能的重要指标,其大小直接关系到反应堆的安全性和经济性.螺旋绕肋棒束堆芯燃料组件是一种先进的堆芯燃料元件结构,采用绕肋定位,其临界热流密度特性与常规棒束堆芯燃料组件存在较大差异,本文针对螺旋绕肋棒束堆芯燃料组件,通过实验研究和理论分析开展堆芯组件临界热流密度特性研究,获得了不同热工条件下燃料组件的临界热流密度值,分析了热工参数对螺旋绕肋棒束堆芯燃料组件临界热流密度影响规律.

摘要： 在直径为8.2mm的均匀加热圆管上对强迫流动沸腾工况下的临界热流密度进行了试验,共获得101个数据,覆盖的参数范围为:压力3～21MPa,质量流率963～3776kg/m2s,进口含汽率-2.79～-0.08,欠热度19～337°C,出口含汽率-0.97～0.78,加热长度2.4m.研究发现:次临界压力区域(P＞18MPa),临界热流密度随着压力的增加明显减小.临界热流密度随质量流率、进口含汽率(进口欠热度)的增加而呈线性增加.出口过冷工况,临界热流密度依赖于局部条件;出口含汽工况,入口条件对临界热流密度有很大影响,表现为总功率控制效应,即随预热功率的增加,所需临界功率随之减小,而二者之和变化很小.试验数据分别与中国原子能科学研究院陈玉宙提出的计算公式和2006临界热流密度查询表(CHF LUT)进行了比对.在欠热及低含汽率范围内试验数据与陈玉宙关系式预测符合较好,但当含汽率大于0.1之后,陈玉宙关系式预测偏小.中低含汽率范围在(0～0.6)内,试验数据与查询表具有良好的一致性.过冷区域,查询表预测偏大.

摘要： 本文基于微液层蒸干的临界触发机理,构建了非均匀加热下的DNB型临界预测模型.模型通过对临界触发点上游的非均匀热流分布进行沿程积分来确定临界位置附近的局部热工水力特性,通过临界点当地热流密度作用下汽块覆盖的微液层是否蒸干判断临界的发生,结合轴向功率分布曲线在流道沿程进行搜索来获取临界发生位置,最终实现了对轴向非均匀加热下DNB型临界热流密度的理论预测.分别采用入口峰、中间峰及出口峰三种典型功率曲线下的临界实验结果对该模型及功率因子修正法的预测能力进行对比验证.相对于功率因子修正法,本文所构建非均匀加热临界模型在三种不同功率曲线分布下均展示了较为准确的临界值和临界位置预测能力,其预测结果要优于功率因子修正法.

摘要： 临界热流密度对于反应堆热工水力设计和安全分析有十分重要的意义,本研究为了验证中国核动力研究设计院大型热工实验装置CHF实验数据的准确性与可靠性,开展5×5棒束非均匀加热临界热流密度实验,通过与哥伦比亚大学HTRF装置CHF实验数据直接比较,以及与CHF关系式预测比较,表明大型热工实验装置实验结果准确可靠,具备开展相关实验研究能力.

摘要： 自然循环的临界热流密度的大小(CHF)直接关系到管道流动传热特性,是热工水力设计的一个重要参数.因此,研究自然循环CHF大小的影响因素及增大CHF的方法,对高温气冷堆余热排出系统的设计及运行安全性具有重要意义.文章介绍了自然循环CHF的大小随(系统压力、入口过冷度、流量(压阻)、冷(热)端长度)的变化,并总结出增强系统CHF的方法,后半部分简要介绍了HTR-PM余热排出系统并给出了余热排出系统运行时候的注意事项,确保余热排出系统在任何工况下都不失效.

摘要： 液氢作为一种优异的燃料与冷却介质,将在未来的能源结构与科研领域扮演重要角色.以Kutateladze关联式为基础,考虑到不同压力下的适应性偏离问题,并将公式的适用范围从饱和态拓宽至过冷态,利用最新的液氢池沸腾实验数据修正氢的临界热流密度(CHF)、核态沸腾换热预测公式.对比发现修正公式具有更高的预测精度.此外,研究发现压力对氢的核态沸腾换热强度影响较小,但对其CHF具有显著影响.随着压力的升高,CHF先升高后降低.在压力为0.3MPa时,CHF达到最大(1.3×105W/m2),而当压力靠近临界压力时,CHF降低至0.3×105W/m2.本文所提出预测关联式可指导液氢换热系统的设计.

摘要： 当前商业压水堆核电站在低压事故工况下普遍使用W-3关系式进行DNBR计算,而W-3关系式是基于早期的圆管和环管等的热工实验数据的.针对该状况,使用国内压水堆主要堆型的燃料元件实验数据对公式W-3和WRB-2进行在烧毁点的校验.结果表明在低压事故工况(针对MSLB事故工况)下,直接采用公式W-3和WRB-2均不能满足DNBR安全限值.通过归一化处理后,在低压区段(6.9＜P＜10MPa)W-3的DNBR限值小于其规定限值,可以用于核反应堆的设计,但不能用于更低压区段(P＜6.9MPa)的设计.同样,在P＜10MPa低压区段需要将WRB-2的DNBR限值提高至1.33后方可用于核反应堆的设计.因此开发针对现代压水堆燃料元件涵盖核电站低压事故工况的DNB计算关系式成为当务之急.

摘要： 临界热流密度(CHF)的准确预测对反应堆的安全性与经济性至关重要.本文基于渥太华大学圆管CHF实验数据库和法国及EPRI棒束CHF实验数据库,从中筛选出一定参数范围内轴向均匀加热实验数据.对数据进行切片处理,就切片图对圆管和棒束CHF随着主要影响参数压力、质量流速和局部含汽率的变化趋势进行分析及对比,以确定棒束CHF参数趋势.本研究为趋势正确、预测精度更高的自主化棒束CHF经验关系式的开发奠定了基础.

摘要： 本文实验研究了池沸腾条件下的临界热流密度和液膜沸腾条件下的临界热流密度.实验结果表明,初始液膜厚度对于临界热流密度没有影响,并且液膜沸腾的临界热流密度值和相同条件下的池沸腾的临界热流密度值相当.这一实验结果验证了‘尺度分离’假设.通过高速摄像机对液膜沸腾的直接观测,发现在高热流密度沸腾时,绝大多数的气泡底下有微液膜的存在,而只有少量的气泡底下出现干斑,但是由于高频的气泡生长过程,干斑很快被润湿而消失.接近临界热流密度时,干斑的面积占据整个加热表面的比例不超过10％.当热流密度达到临界最大值时,干斑不能被润湿而渐渐扩大,导致最后加热壁面烧毁.

摘要： 研究表明：基于汽泡脱离路径与冷却水润湿路径相分离的设计理念，设计了沟槽表面、四边形/三角形网槽连通阵列孔表面和凸起表面，与光表面相比，其CHF增幅可分别达到65%、61%、118%、202%以上；分析了网槽连通阵列孔表面显著提高CHF的物理机制，指出孔穴可形成稳定的汽化核心和气泡脱离路径，网状沟槽有效改善了换热表面的润湿性；实验研究了朝下半球光表面和三角形网槽连通阵列孔表面的沸腾换热性能，与光表面相比，三角形网槽连通阵列孔表面的CHF增加59%以上等。

摘要： 本发明公开了一种棒束临界热流密度试验模拟体的端头密封结构，包括热电偶尾部信号采集电缆、模拟体棒束承压壳、与承压壳连接的密封法兰端盖以及位于承压壳内腔的模拟体棒束，热电偶尾部信号采集电缆的一端位于模拟体棒束中，其另一端从密封法兰端盖穿出，在密封法兰端盖和模拟体棒束之间设置有柔性套件，在密封法兰端盖的内侧焊接有陶瓷板，在陶瓷板上设置有配合孔，在柔性套件的两端均设置有硬连接件。本发明在实现模拟体棒束高温高压密封的同时，又提供了模拟体棒束内管温度的测量通道。同时，将陶瓷板采用扩散焊的方式焊接至密封法兰端盖和密封螺纹端头之间，保证了端盖与模拟体棒束之间的绝缘。

摘要： 本发明公开了一种临界热流密度试验专用电加热管，包括套管，套管内部设置有电加热结构和热电偶，套管管口设置有密封结构，套管远离管口一端封闭设置，其特征在于，所述套管包括同轴间隔套接设置的内管和外管，所述电加热结构设置在内管中，所述热电偶设置在内管和外管之间。还公开了一种上述临界热流密度试验专用电加热管的制造方法。本发明制得的电加热管具有临界热流密度试验过程中能够更好地提高临界判断精度，进而提高试验精度的优点。

摘要： 本发明公开了一种高温高压单棒临界热流密度可视化实验装置，包括中心内棒和绝缘支撑结构，中心内棒布置在自下而上依次连接的底端密封结构、进口段、方腔段、可视段、出口段和顶端密封结构内部；中心内棒包括发热棒，连接在发热棒底端的底端非发热棒，连接在发热棒顶端的顶端非发热棒，以及布置在发热棒内部的铠装热电偶；顶端非发热棒和铠装热电偶伸出至顶端密封结构外；绝缘支撑结构包括支撑格架和绝缘陶瓷，支撑格架用于对中心内棒进行固定于限位，沿中心内棒轴向布置多个数量的支撑格架；绝缘陶瓷紧密布置于方腔段的架内表面，用于支撑格架的固定与限位。本发明填补了反应堆燃料棒表面临界热流密度实验中高温高压实验段的缺失。

摘要： 本发明涉及了一种临界热流密度关系式的确定方法、可读存储介质及开发装置，该临界热流密度关系式的确定方法包括：获取燃料组件在不同实验工况下的多组临界热流密度实验数据；将多组实验入口参数数据分别送入子通道计算模块，以获取每个实验工况下的最小DNBR点的局部参数数据，而且，分别根据不同实验工况下的临界加热功率数据计算每个实验工况下的临界热流密度实验值；根据所述燃料组件的结构参数数据、不同实验工况下的多个最小DNBR点的局部参数数据及相应的临界热流密度实验值，采用逐步回归法确定临界热流密度关系式。实施本发明的技术方案，不但简化了临界热流密度关系式确定的流程，而且，可使得临界热流密度预测值更加精确。

摘要： 本申请涉及一种临界热流密度预测方法、装置、计算机设备和存储介质，基于CHF实验数据，采用非线性拟合方式得到初始拟合CHF关系式，根据初始拟合CHF关系式计算得到MDNBR点的局部参数，以该局部参数再次优化拟合初始拟合CHF关系式中的系数，得到目标CHF关系式，以得到的目标CHF关系式进行临界热流密度预测。整个过程中，基于非线性拟合方式得到初始拟合CHF关系式，并且基于得到MDNBR点的局部参数再次拟合初始拟合CHF关系式中系数，提升CHF关系式的质量，使得目标CHF关系式更加符合真实应用场景，可以实现准确的临界热流密度预测。

摘要： 本发明的实施例提供了一种开发临界热流密度关系式的方法，临界热流密度关系式根据原始实验数据开发，包括：根据原始实验数据计算临界点的局部压力、局部质量流密度和局部含汽率；构建单通道，单通道具有单通道进口和单通道出口，单通道除单通道进口和单通道出口外的其余部分为封闭结构，其中，单通道进口的压力等于局部压力，单通道中的质量流密度等于局部质量流密度，单通道出口的含汽率等于局部含汽率；根据单通道进口的压力、单通道中的质量流密度以及单通道出口的含汽率，计算单通道进口的比焓，单通道进口的比焓为折算进口比焓；以局部压力、局部质量流密度和折算进口比焓为自变量，进行拟合，开发出临界热流密度关系式。

摘要： 本发明公开了一种运动条件下自然循环系统中流体临界热流密度分析方法，根据反应堆燃料元件在运动条件下的自然循环系统临界热流密度特性规律，建立运动条件下自然循环系统流体的自然循环流量模型，建立运动条件下自然循环系统流体的临界热流密度模型；耦合自然循环流量模型和临界热流密度模型，得到运动条件下自然循环系统流体的临界热流密度值。本发明可用于研究浮动核电站、核动力商船在海洋中航行时受到海浪运动的影响条件下，反应堆自然循环工况下临界热流密度值，分析反应堆自然循环过程中的堆芯燃料元件安全。

摘要： 本发明公开了一种水平管内临界热流密度测量系统及调控方法，系统包括：制冷剂储液罐、电动风扇、加热片、流通管道、球阀开关、变频器、齿轮泵、质量流量计、预热段、数据采集模块、工业计算机、实验段、T型热电偶、通讯线、压力传感器、可视化透管、高速摄像机、制冷剂入口管道、U型冷凝器、冷却水入口管道、冷却水出口管道、制冷剂出口管道、水箱、电磁膨胀阀、液氮罐、水泵及塑料水瓶；本发明的测量系统对于低热流、低质量流速水平管内的临界热流密度现象监控和测量具有系统简单、判定条件可靠、测量精度高的优点；本发明的调控方法具有操作简便、系统稳定性好的优点。

摘要： 本实用新型提供了一种板状临界热流密度实验装置，包括密封盖、箱体、两铜电极和位于两所述铜电极之间的加热板，所述箱体具有流道，所述密封盖与所述箱体连接，所述密封盖间隔设有两用于安装所述铜电极的贯穿孔，所述铜电极远离所述流道的一端用于外接电源，靠近所述流道的一端连接所述加热板且所述流道内装有用于给所述加热板散热的液体，所述密封盖位于所述贯穿孔的位置间隔设有安装第一密封圈的第一凹槽和第二密封圈的第二凹槽。该板状临界热流密度实验装置具有优良的密封性，且密封稳定。

摘要： 本实用新型涉及一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置，包括环形的侧板，侧板下端连接有样品，样品与侧板半合围形成工质容腔，侧板上部可拆卸地连接有第一透明绝热板，第一透明绝热板上端设有与工质容腔连通的加液孔，第一透明绝热板下端抵接于样品上端，第一透明绝热板与样品之间的间隙形成工质流道，第一透明绝热板与样品之间距离可以调节，样品设有加热装置和温度传感装置。能够观察到工质在不同尺寸的工质流道中的气液变化情况，满足更多实验需求。通过控制工质温度、加热热流和工质流道等参数，实现多边界条件耦合作用下对超临界压力流体在工质流道内对流传热及汽泡动力学特征的研究。