棒束子通道CHF机理模型开发及初步验证

桂民洋，田文喜，吴 迪，陈荣华，张 魁，苏光辉，秋穗正

(西安交通大学 核科学与技术学院，陕西 西安 710049)

在核反应堆的设计与安全分析中，临界热流密度是重要的限制性热工参数，它直接影响核反应堆的安全性和经济性。临界热流密度是指沸腾传热机理发生变化而使核燃料元件表面发生传热恶化时发热元件表面单位面积产生的热量，如果反应堆燃料元件表面发生沸腾临界，将会导致燃料元件表面温度过高从而造成加热壁面烧毁，放射性物质泄漏，进而造成严重的反应堆运行事故[1]。因此，准确预测临界热流密度对反应堆热工水力设计和安全分析有着十分重要的意义。临界热流密度模型一般分为两类：偏离泡核沸腾(DNB)型和干涸型。常用的预测方法主要有经验关系式和临界热流密度查询表(CHF look-up table)[2]。

但受限于特定流体种类、热工边界、几何尺寸等实验条件，大多数实验关系式的适用范围不能轻易外推，或外推后预测精度下降。因此，一些学者转而从临界发生时的微观机理入手，力图获得适用范围更广的临界热流密度机理模型。如Weisman等[3]、Ying等[4]提出的近壁面气泡壅塞模型，他们认为，发生临界时壁面附近大量汽泡聚集形成一个汽泡层，当汽泡层外沿处的液相流动减弱到不能穿透汽泡层到达加热壁面时，汽泡层的汽泡会结合形成汽泡膜阻隔传热从而发生DNB；而Lee等[5]、Liu等[6]针对DNB提出了微液层蒸干模型，认为壁面附近会有由多个小汽泡结合而形成一个拉长的大汽块，汽块下存在一层很薄的微液层，当微液层蒸干时即发生临界。……