分层熔池下金属熔融物堆外蒸汽爆炸研究
Nuclear Science and Engineering（2021）
摘要
压力容器下封头由于"热聚焦"效应在金属层位置最易发生失效,金属熔融物进入堆坑与冷却剂接触后有可能触发堆外蒸汽爆炸,威胁堆坑和安全壳的完整性.为了评估熔融物堆内滞留(IVR)策略下金属熔融物堆外蒸汽爆炸强度,本文使用MC3D软件建立侧边环向破口几何模型,研究熔融物液滴氧化、熔融物碎片氧化以及氧化热、产氢速率等参数对于蒸汽爆炸强度的影响,分析现象对应的机理,并对参数的重要度进行排序.敏感性分析结果表明,预混阶段熔融液滴氧化使得蒸汽和氢气空泡份额增加,导致爆炸阶段蒸汽爆炸强度被减弱;与熔融物液滴氧化相比,熔融物碎片由于比表面积大,外围的蒸汽更容易穿过氢气膜与碎片接触而持续发生氧化反应,碎片氧化反应产生的大量反应热使得蒸汽爆炸强度显著增强;金属熔融物在爆炸阶段,蒸汽空泡效应和氢气空泡效应对蒸汽爆炸强度影响较弱,占主导作用的影响因素为氧化热量.
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