铅冷快堆蒸汽发生器传热管破裂事故下射流界面不稳定性研究

摘要

针对铅冷快堆蒸汽发生器传热管破裂(SGTR)事故下，冷却剂-冷却剂相互作用过程中，水-水蒸气-铅/铅铋三相射流的破碎现象，开展了三相系统开尔文-亥姆霍兹不稳定性研究。基于柱坐标系下的三相射流物理模型，对界面微扰进行了线性稳定性分析，推导了系统的无量纲色散方程，并研究了半径比、韦伯数、密度比、速度比等无量纲量对射流破碎行为的影响。研究结果表明：在满足厚蒸汽膜近似时，内外侧界面耦合效应减弱，三相不稳定性发生分离，此时，内侧水-水蒸气界面主导为射流破碎行为；在韦伯数低于0.1的条件下，射流长度随韦伯数的增加而增加，液滴直径基本不变；在韦伯数高于10的条件下，两者均随韦伯数的增加而减小；当密度比增加时，射流长度随之增加而液滴直径基本不变；当速度比增加时，射流长度和液滴直径均先随之增加后减小。模型对最不稳定波长的预测与实验符合较好。该研究结果为SGTR事故中射流破碎行为的机理分析及后续安全评估提供了理论基础。

关键词

铅冷快堆 / 蒸汽发生器传热管破裂事故 / 冷却剂-冷却剂相互作用 / 开尔文-亥姆霍兹不稳定性

基金资助

国家自然科学基金资助项目（12375176）