燃料包壳表面沉积层对气泡脱离直径与气泡脱离频率影响的实验研究
来源：核动力工程杂志2024年第4期北京时间：
作者：蔡杰进, 胡致平, 邓日宁
单位：华南理工大学电力学院，广州，510640；
摘要：燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积，其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚。为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律，本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架，采用包壳材料Zr-4合金为基板，对其进行逐层沉积得到不同厚度的SiO<sub>2</sub>沉积层来模拟燃料包壳表面沉积。通过开展流动沸腾实验对气泡脱离直径和气泡脱离频率进行气泡动力学分析，关注其与壁面过热度的变化规律，并与现有预测模型进行对比。研究发现：相比没有SiO<sub>2</sub>沉积层的表面，有SiO<sub>2</sub>沉积层的表面气泡脱离直径和气泡脱离频率更大，同时壁面过热度的增高会引起气泡脱离直径变大并加快气泡脱离壁面，在相同条件下工质过冷度和雷诺数对于气泡脱离频率的影响比气泡脱离直径更大；提出了符合本实验所有工况条件下改进的气泡脱离直径预测公式，改进后的预测计算式预测值与实验值的误差小于30%。
关键词：流动沸腾实验, 表面沉积层, 气泡脱离直径, 气泡脱离频率
基金资助：国家自然科学基金面上项目（12275088）；广东省基础与应用基础研究基金资助项目（2021A1515010340）
