液态铅铋在复杂流通结构中的温度脉动特性研究

分类： 核科学技术 >> 核科学与技术 提交时间： 2025-07-07

蒙舒祺 李凤臣 邱斌 林继铭 蔡德昌 韩斌 李莉 胡艺嵩

摘要： 铅铋共晶合金（Lead-Bismuth Eutectic，LBE）因其高导热系数、高热容以及可在常压下高温运行的特点，成为第四代反应堆一回路冷却剂的主要候选介质之一。非等温液态LBE在上腔室复杂结构中的不充分混合会引起非周期性温度波动，并对反应堆结构材料的完整性造成影响，是使用LBE作为一回路介质的反应堆需要重点关注的热工流体现象。基于公开的液态钠平行三喷口实验数据，本文对比分析了不同湍流模型在模拟温度脉动方面的适用性，并进一步比较了LBE与液态钠在平行三喷口结构中的温度脉动强度。在此基础上，采用经过验证的大涡模拟（Large-Eddy Simulation，LES）方法，开展了LBE在反应堆上腔室复杂流通结构中的温度脉动特性研究。结果表明：LBE的温度脉动强度主要集中在1~10 Hz范围内，属于典型的低频脉动；温度脉动最为剧烈的区域位于堆芯出口至热管段之间的约3/4高度处；而在堆芯出口远端，由于非等温LBE混合较为充分，其温度脉动强度显著减弱。研究成果可为结构材料的热疲劳评估及反应堆测点布置提供重要参考。

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