钠冷快堆堆芯捕集器涂层的消熔特性及驱动机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11805026
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2803.反应堆物理与技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

During the severe accidents in sodium-cooled fast reactors, the molten corium will relocate to the lower plenum and accumulate on the core catcher. The interaction between non-eutectic corium and ceramic oxide will lead to the coating dissolution by component diffusion, which will affect the safety performance of core catcher. Due to the obvious deficiencies in the research of coating dissolution dynamics, this project aims to investigate the dynamic characteristics and driving mechanisms of coating dissolution in both experimental and theoretical methods. Some key parameters of dissolution characteristics and corresponding influence factors will be obtained from the sodium nitrate-potassium nitrate simulation experiment under different conditions. Then based on the non-eutectic phase diagram and component diffusion equation, the boundary layer transient evolution with coupled effect of temperature gradient and concentration gradient will be studied. Finally, from the numerical simulation of heat and mass transfer interaction behavior, the driving mechanisms for the coating dissolution by component diffusion will be revealed. It’s expected to achieve innovations in the study of diffusive dissolution dynamics based on the temperature gradient and concentration gradient coupling. The results will serve to evaluate the effectiveness of non-eutectic corium retention by core catcher during the transient and long-term cooling stage. The research can provide experimental data and theoretical support for the safety performance analysis and structure optimization design of core catcher in sodium-cooled fast reactor.
钠冷快堆发生严重事故时,堆芯熔融物会向下腔室迁移堆积在堆芯捕集器上,非共晶熔融物与陶瓷型氧化物之间的相互作用会引起涂层材料以组分扩散形式逐渐消熔,会对堆芯捕集器的安全性能产生明显影响。目前国内外关于涂层消熔动力学特性研究存在明显不足,本项目将针对涂层消熔的动态特性及驱动机制开展实验和理论研究。首先基于硝酸钠-硝酸钾模拟实验获得不同工况下涂层消熔的关键参数及其影响因素,然后依据非共晶相图和组分扩散方程,阐明温度梯度-浓度梯度耦合作用下的边界层瞬态演变规律,最后通过对涂层消熔过程中瞬态传热-扩散传质相互作用行为的数值模拟,揭示边界层组分扩散对涂层消熔的驱动机制。通过本项目的研究,期望在温度梯度-浓度梯度耦合的扩散消熔动力学研究上取得创新成果,评估瞬态及长期冷却阶段堆芯捕集器陶瓷型涂层持留非共晶熔融物的有效性,为钠冷快堆堆芯捕集器的安全性能分析和结构优化设计提供实验数据和理论支持。

结项摘要

钠冷快堆发生严重事故时,堆芯捕集器上堆积的非共晶熔融物与陶瓷型氧化物之间的相互作用会引起涂层材料以组分扩散形式逐渐消熔,会对堆芯捕集器的安全性能产生明显影响。但是目前国内外关于涂层消熔动力学特性研究存在明显不足,本项目采用实验研究、理论分析、数值模拟相结合的方法,全面探讨了非共晶熔融物对涂层消熔过程的传热传质特性。实验研究获得了相界面的瞬态位置、局部温度、组分浓度等关键参数,将涂层消熔过程分为三个阶段:熔融物骤冷凝固及再熔化阶段、涂层组分扩散消熔阶段、消熔终止阶段。依据非共晶熔融物的二元相图建立了温度梯度和浓度梯度的耦合模型,求解获得了相界面温度和浓度的变化规律,解释了熔融物温度低于涂层材料熔点条件下的组分扩散消熔原理。实现了瞬态传热-扩散传质相互作用行为的数值模拟,在熔融池区域、边界层区域和涂层区域分别建立自然对流模型、组分扩散模型和热传导模型。相比于单组分的凝固涂层,采用与熔融物组分相同的凝固硬壳作为涂层材料,能够抑制组分扩散减缓消熔,在严重事故瞬态及长期冷却阶段能够对非共晶熔融物的持留起到更有效的作用。本项目的研究成果能够为钠冷快堆堆芯捕集器的安全性能分析和结构优化设计提供实验数据和理论支持,具有一定科学意义和工程价值。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
熔融池相变传热特性的大涡模拟数值研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    核动力工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    席治国;张卢腾;胡钰文;宫厚军;马在勇;孙皖;周文雄;潘良明
  • 通讯作者:
    潘良明
Experimental study and model development for the high-Rayleigh-number corium pool with heat and mass transfer
高瑞利数真皮池传热传质实验研究及模型建立
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.04.074
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang Luteng;Ma Zaiyong;Zhang Yapei;Su G. H.;Sun Wan;Bu Shanshan;Pan Liangming
  • 通讯作者:
    Pan Liangming
Performance analysis of natural convection in presence of internal heating, strong turbulence and phase change
内热、强湍流和相变情况下自然对流的性能分析
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2020.115602
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Luteng;Deng Jian;Sun Wan;Ma Zaiyong;Su G. H.;Pan Liangming
  • 通讯作者:
    Pan Liangming
Research on the non-eutectic phase-change dynamics with heat transfer and component diffusion
传热和组分扩散非共晶相变动力学研究
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2019.04.079
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Luteng;Ma Zaiyong;Zhang Yapei;Su G. H.;Sun Wan;Bu Shanshan;Pan Liangming
  • 通讯作者:
    Pan Liangming
Transient heat transfer in internally heated corium pool
内部加热真皮池中的瞬态传热
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2018.09.074
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Zhang Luteng;Ma Zaiyong;Zhang Yapei;Su G. H.;Bu Shanshan;Sun Wan;Pan Liangming
  • 通讯作者:
    Pan Liangming

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其他文献

接触模式对球床堆有效导热系数影响的数值分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    步珊珊;陈波;田兴;孙皖;马在勇;张卢腾
  • 通讯作者:
    张卢腾
颗粒堆积床接触导热的数值分离和分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西安交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈波;步珊珊;孙皖;马在勇;张卢腾
  • 通讯作者:
    张卢腾
补水箱内的直接接触冷凝模型研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马在勇;张卢腾;朱隆祥;孙皖;曾小康;潘良明
  • 通讯作者:
    潘良明
物性参数对氟盐球床堆传热模型不确定性和敏感性的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    核动力工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    步珊珊;楚 涛;张 尚;孙 皖;马在勇;张卢腾
  • 通讯作者:
    张卢腾
不同参数对U型管式蒸汽发生器倒流影响的实验研究
  • DOI:
    10.7538/yzk.2020.youxian.0543
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    原子能科学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘浩;马在勇;姜张锐;唐瑜;张卢腾;徐建军;孙皖;袁德文;潘良明
  • 通讯作者:
    潘良明

其他文献

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张卢腾的其他基金

钠冷快堆棒束通道内非共晶熔融物扩展行为多物理场耦合机制研究
  • 批准号:
    12375165
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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