铅水反应中铅铋合金凝固的数值模拟

来源：核动力工程杂志2022年第3期北京时间：

作者：刘达霖, 刘晓晶, 黄彦平, 宫厚军

单位：1.上海交通大学核科学与工程学院，上海，200240；2.国防科技工业核动力技术创新中心，成都，610213；

摘要：为了研究铅铋合金在蒸汽发生器传热管破裂（SGTR）事故所引发的铅铋合金与水反应过程中的凝固机理，通过耦合VOF模型、Realizable <i>k</i>-<i>ε</i>湍流模型、凝固传热模型，利用FLUENT软件建立了铅铋合金与水反应过程的二维仿真模型，并将该模型与现有反应实验的结果进行对比验证。随后基于热焓法建立可以直观描述铅铋合金凝固现象的凝固传热特性热焓方程，通过控制模型变量研究影响铅铋合金凝固发生的因素及条件，最后将该模型应用于复杂结构场景中。结果表明，铅铋合金与水的温差、水流喷射初始速度、注水管径是影响铅铋合金凝固的主导因素，本文提出的模型具有较高可靠性，能够模拟实际工况中铅铋合金的凝固现象。本研究所得到的机理性结论与现象学结论能够为铅基快堆安全分析提供理论支撑。

关键词：铅水反应, 铅基快堆, 铅铋合金, 凝固, 蒸汽发生器传热管破裂（SGTR)

基金资助：国防科技工业核动力技术创新中心项目（HDLCXZX-2020-ZH-024）