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高流速铅铋环境下板型燃料组件流致振动特性研究
1
作者 孙瑜 刘建 +2 位作者 王浩煜 钱升 齐欢欢 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期246-251,共6页
液态铅铋合金具有导热性能好、热容量高等特点,是新一代先进反应堆的理想冷却剂。本文建立了高流速铅铋环境下板型燃料组件全尺寸计算流体动力学(CFD)模型,基于大涡模拟湍流模型开展了瞬态流体力学分析并获得了燃料板所受的流体激励力... 液态铅铋合金具有导热性能好、热容量高等特点,是新一代先进反应堆的理想冷却剂。本文建立了高流速铅铋环境下板型燃料组件全尺寸计算流体动力学(CFD)模型,基于大涡模拟湍流模型开展了瞬态流体力学分析并获得了燃料板所受的流体激励力。建立燃料板CFD模型,基于瞬态流体激励数据开展基于时域的结构动力学计算并获得燃料板的位移响应。计算结果显示,由于吊装结构形成的漩涡脱落,中间位置燃料板所受流体激励力远大于两侧位置燃料板。燃料板位移响应集中于自身的一阶频率,并且单组燃料板的一阶频率远大于湍流激励主频,因此燃料板没有在流体激励下共振的风险。考虑到入口湍流强度影响,基于矩形流道功率密度谱的流致振动分析方法保守性能不足。本研究可为新一代高性能燃料组件研发提供参考。 展开更多
关键词 大涡模拟 流致振动 液态铅铋合金
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铅铋冷却剂与结构材料相容性分析
2
作者 孙草草 《广东化工》 CAS 2024年第12期30-32,共3页
铅铋共晶合金(LBE)是目前最受关注的铅冷快堆冷却剂和加速器驱动次临界系统(ADS)冷却剂及散裂靶材的首选材料,因其熔点低,沸点高,导热率高,抗辐照性好,化学活性稳定。但是,液态铅铋合金冷却剂会对一般的结构材料造成严重腐蚀,因而对于... 铅铋共晶合金(LBE)是目前最受关注的铅冷快堆冷却剂和加速器驱动次临界系统(ADS)冷却剂及散裂靶材的首选材料,因其熔点低,沸点高,导热率高,抗辐照性好,化学活性稳定。但是,液态铅铋合金冷却剂会对一般的结构材料造成严重腐蚀,因而对于材料相容性的研究是非常必要且有意义的。本报告对有关方面进行调研,阐述液态铅铋合金中结构材料腐蚀机制,理清腐蚀测试实验具体流程,初步筛选出一些待测材料,对液态铅铋合金结构材料的相容性展开分析研究。 展开更多
关键词 液态铅铋合金 腐蚀实验 材料相容性
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不同表面处理对316L钢焊缝耐液态铅铋腐蚀的影响 被引量：5
3
作者 丁祥彬 罗梦 +2 位作者 路广遥 雷玉成 陈帅 《焊接》 2019年第2期21-25,66,共6页
设计制造了一套耐高速流液态金属腐蚀试验装置,用以研究分别用不同号数砂纸打磨和不同抛光处理后的316L钢焊缝在550℃的流动(相对流速为2. 62 m/s)液态铅铋合金中的腐蚀情况。研究发现各组试样都形成了双氧化层结构,内层主要为较疏松的F... 设计制造了一套耐高速流液态金属腐蚀试验装置,用以研究分别用不同号数砂纸打磨和不同抛光处理后的316L钢焊缝在550℃的流动(相对流速为2. 62 m/s)液态铅铋合金中的腐蚀情况。研究发现各组试样都形成了双氧化层结构,内层主要为较疏松的Fe_3O_4,外层主要为较致密的FeCr_2O_4;表面粗糙度越小,元素传质过程越慢,高速流动的液态LBE磨蚀作用越小,316L钢焊缝的耐蚀性越好。 展开更多
关键词 316L钢 焊缝 液态铅铋合金 表面处理 腐蚀
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基于扩散界面法的液态铅铋合金中气泡上升行为模拟 被引量：3
4
作者 王春涛 蔡杰进 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1834-1839,共6页
基于扩散界面法,对单个氮气气泡在液态铅铋合金内从静止到充分发展整个过程中的动力学行为进行数值模拟,得到气泡形变特性和气泡上升速度随时间的变化关系,将模拟结果与Grace经验关系图对比,发现模拟得到的气泡形变结果在Grace经验关系... 基于扩散界面法,对单个氮气气泡在液态铅铋合金内从静止到充分发展整个过程中的动力学行为进行数值模拟,得到气泡形变特性和气泡上升速度随时间的变化关系,将模拟结果与Grace经验关系图对比,发现模拟得到的气泡形变结果在Grace经验关系图中均可找到且很好地吻合,从而验证了扩散界面法在模拟液态铅铋合金中气泡上升行为的可行性和准确性。同时基于界面扩散法的模拟,对比了5种不同初始直径的氮气泡在液态铅铋合金中的上升行为,发现初始直径较小的气泡在上升过程中扰动会更剧烈,初始直径较大的气泡在上升过程中易发生分裂现象。 展开更多
关键词 扩散界面法 气泡 液态铅铋合金 数值模拟
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高温铅铋轴流泵叶轮冲磨蚀特性研究
5
作者 常杰元 黎义斌 +3 位作者 杨从新 马文生 张人会 周欢 《核科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期572-581,共10页
为研究铅铋轴流泵叶轮冲磨蚀特性,基于液态铅铋的冲磨蚀破坏机理分析,利用边界层理论建立冲磨蚀数学模型,采用SST k-ω湍流模型对0.8Q_(d)、1.0Q_(d)和1.2Q_(d)三种方案下泵内流动进行数值计算,获得了叶片冲磨蚀分布及壁面流速、流态、... 为研究铅铋轴流泵叶轮冲磨蚀特性,基于液态铅铋的冲磨蚀破坏机理分析,利用边界层理论建立冲磨蚀数学模型,采用SST k-ω湍流模型对0.8Q_(d)、1.0Q_(d)和1.2Q_(d)三种方案下泵内流动进行数值计算,获得了叶片冲磨蚀分布及壁面流速、流态、壁面熵产率与冲磨蚀的影响关系。结果表明:高冲磨蚀区域主要分布在叶片进口边靠近泵壳一侧;随铅铋泵入口流量增加和壁面流态紊乱加剧,叶片受冲磨蚀影响增大;当液态铅铋的最大流速不高于10m/s时,叶片受冲磨蚀影响较小,而最大流速高于10m/s时,叶片表面冲磨蚀急剧加重;叶片表面高冲磨蚀区域是高壁面熵产率主要分布区域,且液态铅铋的冲磨蚀行为与壁面熵产率呈正相关关系。 展开更多
关键词 高温液态铅铋合金 轴流泵 数值模拟 叶轮 冲磨蚀 切应力 壁面流速 壁面熵产率
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气泡在液态铅铋合金内上升行为的数值模拟 被引量：5
6
作者 赵云淦 牛风雷 单祖华 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B05期278-282,共5页
为利用气泡提升泵的概念设计来增加铅铋合金非等温回路的自然循环能力,需对充入回路的气泡大小进行选择。气泡的初始直径能显著影响气泡提升泵提升自然循环的能力。利用VOF模型,对不同初始直径的氦气泡在液态铅铋合金中的提升作用进行... 为利用气泡提升泵的概念设计来增加铅铋合金非等温回路的自然循环能力,需对充入回路的气泡大小进行选择。气泡的初始直径能显著影响气泡提升泵提升自然循环的能力。利用VOF模型,对不同初始直径的氦气泡在液态铅铋合金中的提升作用进行了数值模拟研究。结果表明,对于单个气泡,随着初始直径增大,提升能力呈先增加后趋于不变的趋势;初始直径较大的气泡易分裂生成较小的子气泡附着在管壁上,有影响传热效率的潜在可能。研究了在静止液态铅铋合金中,不同初始直径的氦气泡上升速度和上升高度与时间的关系及气泡分裂的原因。 展开更多
关键词 液态铅铋合金回路 气泡提升泵 气泡上升 气泡分裂 数值模拟
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液态铅铋合金管内流动传热特性研究 被引量：9
7
作者 王琛 王成龙 +4 位作者 张衍 张大林 田文喜 秋穗正 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期822-828,共7页
为研究液态铅铋合金的流动传热特性,建立了相应的实验台架,并开展了传热特性试验,获得了1组针对液态铅铋合金的传热关系式。同时使用Fluent程序对圆管内铅铋合金的流动换热进行了模拟计算,以研究不同湍流普朗特数模型和不同湍流模型的... 为研究液态铅铋合金的流动传热特性,建立了相应的实验台架,并开展了传热特性试验,获得了1组针对液态铅铋合金的传热关系式。同时使用Fluent程序对圆管内铅铋合金的流动换热进行了模拟计算,以研究不同湍流普朗特数模型和不同湍流模型的选取对计算结果的影响。根据计算结果,探讨了不同湍流普朗特数模型对计算结果的影响,并得到了不同Peclet数下推荐使用的物理模型。 展开更多
关键词 液态铅铋合金 流动传热特性 湍流传热
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静态腐蚀条件下铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢与液态铅铋合金相容性研究进展 被引量：2
8
作者 王军健 李华鑫 +7 位作者 李红菊 郑文健 闾川阳 马英鹤 任森栋 包士毅 贺艳明 杨建国 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期134-145,共12页
液态铅铋合金(LBE)是铅冷快中子反应堆(LFR)和加速器驱动次临界系统(ADS)的主要冷却剂材料。反应堆用结构材料(如铁素体/马氏体钢、奥氏体不锈钢等)在液态LBE环境下存在液态金属腐蚀(LMC)和应力腐蚀的问题,这些问题给钢结构材料的安全... 液态铅铋合金(LBE)是铅冷快中子反应堆(LFR)和加速器驱动次临界系统(ADS)的主要冷却剂材料。反应堆用结构材料(如铁素体/马氏体钢、奥氏体不锈钢等)在液态LBE环境下存在液态金属腐蚀(LMC)和应力腐蚀的问题,这些问题给钢结构材料的安全服役带来隐患。阐述了钢材铅铋腐蚀类型及机理,归纳了材料设计与处理(元素成分、热处理、加工制造和表面处理)和腐蚀条件(氧质量分数、腐蚀温度和腐蚀时间)对钢材铅铋腐蚀行为的影响机制;澄清了LBE环境下的应力腐蚀与金属脆化机制,总结了内外因素(材料种类、表面缺陷、热处理、氧质量分数、腐蚀温度和拉伸速率)对钢材拉伸性能的影响,并展望了未来铅铋反应堆结构材料的研究方向。建议面向未来的铅铋堆用钢应优化材料设计和处理方式(提高Si、Al等元素的含量、表面镀膜和热处理)同时控制LBE中环境参数(温度、氧质量分数和腐蚀时间)以提高钢材的耐铅铋腐蚀性能。 展开更多
关键词 钢 液态铅铋合金 相容性 腐蚀机理 应力腐蚀
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横摇运动下铅铋回路热工水力特性数值研究 被引量：1
9
作者 袁蓝飞 王成龙 +3 位作者 刘志鹏 苏光辉 秋穗正 田文喜 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1151-1158,共8页
为研究横摇运动下铅铋回路系统热工水力特性,利用商用CFD软件开发了铅铋回路系统的计算模型以及横摇运动的计算方法,并采用实验数据对数值计算结果进行了验证,其中,横摇运动流量的最大偏差在3%以内。计算结果表明,横摇运动会使回路系统... 为研究横摇运动下铅铋回路系统热工水力特性,利用商用CFD软件开发了铅铋回路系统的计算模型以及横摇运动的计算方法,并采用实验数据对数值计算结果进行了验证,其中,横摇运动流量的最大偏差在3%以内。计算结果表明,横摇运动会使回路系统的自然循环流量发生周期性波动,流量波动的周期与运动周期一致,波动的幅度会随着横摇运动最大幅度的增大、运动周期的减小而增大,在最大摇摆角20°摇摆周期7.5 s工况下流量的瞬时波动最大达到了140%,并在一些时刻产生倒流现象。横摇运动也会让系统的流动和传热特性参数发生周期性的瞬时波动,这种波动的规律与自然循环流量的波动规律相似,其中Nu的最大瞬时波动达到了515%,最大时均波动可达66%。本研究获得的结果对横摇运动下的铅铋回路系统设计优化具有重要的工程应用价值和科学意义。 展开更多
关键词 液态铅铋合金 横摇运动 CFD 热工水力
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铅铋合金提纯用316L坩埚失效行为分析 被引量：1
10
作者 张雪宁 周建明 +2 位作者 丁祥彬 张伟伟 雷玉成 《失效分析与预防》 2020年第4期237-242,共6页
使用316L坩埚对铅铋合金进行提纯处理6~7个月后,坩埚底部出现穿孔现象,侧壁减薄明显。利用XRD、SEM-EDS、LCM和体视显微镜对失效316L坩埚表面形貌、截面组分进行观察分析,结合使役环境分析失效原因。结果表明:在600℃待提纯液态铅铋合金... 使用316L坩埚对铅铋合金进行提纯处理6~7个月后,坩埚底部出现穿孔现象,侧壁减薄明显。利用XRD、SEM-EDS、LCM和体视显微镜对失效316L坩埚表面形貌、截面组分进行观察分析,结合使役环境分析失效原因。结果表明:在600℃待提纯液态铅铋合金中,316L坩埚发生严重的溶解腐蚀和氧化腐蚀;表面形成能有效保护基体的不均匀氧化层;未被氧化层保护的区域Sb元素富集,基体材料以大块物质剥落的形式进行溶解;基体内部出现蚀孔,蚀孔达到临界尺寸或在外力作用下,边缘处裂纹形核并长大,Sb元素沿裂纹扩展通道向基体内部渗透富集并溶解基体。 展开更多
关键词 316L 液态铅铋合金 氧化腐蚀 溶解腐蚀 穿孔失效
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