钠冷快堆严重事故下FCI特性研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文钠冷快堆严重事故下FCI特性分析硕士研究生：刘兴超指导教师：张智刚教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：彭敏俊教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文（工学硕士）钠冷快堆严重事故下FCI特性研究硕士研究生：刘兴超指导教师：张智刚教授学位级别：工学硕士工程领域：核科学与核技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年1月5日论文答辩日期：2018年3月9日ClassifiedIndex:U.D.C:ADisserta

2、tionfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）ResearchonFCIcharacteristicsofSodiumcooledFastReactorundersevereaccidentCandidate:LiuXingchaoSupervisor:Prof.ZhangZhigangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineering带格式的:适应文字:21.58字符Specialty:Nucle

3、arEnergyandNuclearTechnologyEngineering带格式的:两端对齐DateofSubmission:January5,2018DateofOralExamination:March9,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任

4、何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本研究的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的

5、全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要钠冷快堆是第四代先进反应堆中最有可能实现商业运行的堆型，具有功率密度大，能动停堆安全性好等特点，但在发生堆芯解体事故时，金属燃料与包壳低温共熔形成的合金以及熔融燃料与冷却剂钠相互作用之后的破碎程度，直接影响事故堆芯的再冷

6、却能力。本文针对钠冷快堆严重事故下堆芯熔融物-冷却剂相互作用（FCI）实施了一系列实验研究。实验工况是铝质量为10g，接触界面温度分别处在579℃≤Ti≤834℃之间；铜质量为20g～50g，接触界面温度处在906℃≤Ti≤1282℃之间；其中以铝模拟钠冷快堆严重事故下堆芯共熔金属材料，铜模拟金属燃料。同时为了弥补涉钠FCI不可视的缺点以及和轻水堆FCI破碎现象对比，并进行了不同温度和质量的伍德合金-水相互作用实验，其中伍德合金质量1～10g，65℃≤Ti≤313℃。研究发现随着熔融物温度的升高，熔滴整

7、体的破碎效果越来越好。铝熔滴以Ti=728℃为转折点温度，当Ti＜728℃时，铝熔滴的破碎程度受熔融物温度变化的影响很大，表征熔融物破碎程度的碎片质量中位直径Dm以及无量纲数Dm/D0整体分布趋势较为分散；Ti＞728℃时，随着熔融物温度的升高，熔滴碎片尺寸的变化并不明显。铜熔滴质量为20g和50g时分别以Ti=1066℃和1069℃为转折点温度，当Ti小于转折点温度时，随着熔融铜温度的升高，其破碎程度越来越趋向于细粒化，且变化显著；当Ti大于转折点温度时，熔滴的破碎程度几乎不受温度变化的影响；并且通过

8、对比不同初始质量的铜连续滴碎片尺寸发现，熔滴的破碎程度不受初始熔融物质量的影响。通过与单个滴实验结果对比发现，在同样的热力和水力条件下，当Ti小于转折点温度时，连续滴的破碎程度要比单个滴剧烈；当Ti大于转折点温度时，熔滴的破碎程度与下落形态无关。伍德合金以Ti=100℃为转折点温度，当Ti＜100℃时，熔滴质量是影响熔滴破碎的因素；当100℃＜Ti＜313℃时，熔滴质量对其破碎程度的影响不大，温度是影响破碎的主要因素；而当Ti≥313℃（水