弯曲流道和周向非均匀加热条件下沸腾临界机制可视化实验研究

Fusion Energy, which is considered as the final energy, is continuable ideal clean energy. The fusion-fission hybrid energy system concept is the effect method to solve the engineering problem of the pure fusion reactor. The sub-critical blanket, which is the core component of the hybrid reactor, has the character of curved channel and circumferential nonuniform heated. It was found in previous project that the boiling critical heat flux (CHF) phenomenon is quite different from present knowledge under these conditions. The internal mechanism need be made clear via visualization experiment. The work of this project will fill the gap of the present technology, and will be the important link of hybrid reactor R&D..In this project, the visualization experiment research for curved channel and circumferential nonuniform heated channel will be developed. The Freon is used to simulate the high pressure and high temperature water. Firstly, the modeling criterion research will be developed. Secondarily, the typical thermal unit will be abstracted. Then, the visualization experiment under these two conditions will be taken. Finally, the theoretical model of boiling CHF will be researched. The CHF mechanism with curved channel and circumferential nonuniform heated character will be obtained. The perfect thermal safety criterion will be built. This project will contribute the valuable technology fruit to the hybrid reactor.

聚变能是实现人类可持续发展的理想洁净能源，并被认为是人类的终极能源。聚变-裂变混合能源系统是解决当前纯聚变堆工程问题的有效途径。次临界能源包层是混合堆中的核心部件，其具有弯曲流道和周向非均匀加热的热工水力特征。在前期开展的项目研究工作中发现了上述特征下的沸腾临界现象与现有成果有明显区别，其内在机理需要开展可视化研究加以确定。该研究针对现有技术的空缺，是混合堆研发中重要的环节。.本项目针对弯曲流道和周向非均匀加热的沸腾临界现象开展可视化实验研究，采用氟利昂模拟高温高压水的临界热流密度行为，开展模化准则研究，典型几何单元提取研究，两类条件下的可视化实验技术研究，和沸腾临界理论模型研究，从而获取弯曲流道和周向非均匀加热条件下的沸腾临界机理，形成完善的热工安全准则，为混合堆技术的发展贡献有价值的技术成果。

聚变-裂变混合能源系统是解决当前纯聚变堆工程问题的有效途径。次临界能源包层是混合堆中的核心部件，其具有弯曲流道和周向非均匀加热的热工水力特征，现有的计算模型和程序等不能完全移植到次临界能源包层设计，因此，急需开展弯曲流道和周向非均与加热的特征对临界热流密度的影响特性研究，为次临界能源包层设计提供所需的数据和热工水力计算模型。. 本项目通过国家自然科学基金项目的支持，围绕弯曲流道和周向非均匀加热下的临界热流密度特性开展研究。评估了利用模化介质开展模化实验的模化准则；制订了以水介质高温高压实验为主、结合低温低压模化可视化实验的实验方法，提出了长弯曲型内嵌压力管式冷却剂通道几何特征和热边界条件的模拟方法，研制了临界实验本体和可视化实验本体，实现了周向非均匀加热、弯曲流动等特征的模拟；攻克了相关实验技术，系统地获得高温高压水介质的均匀加热直管、弯曲流道和周向非均匀加热条件下的临界热流密度特性，以及低温低压R134a模化介质的两相流可视化特征，建立了实验数据库；构建了临界热流密度计算模型，覆盖了非均匀加热、局部倾斜和弯曲流动等典型效应对热工水力计算模型的影响，自主研发出临界热流密度和流动不稳定性安全分析程序，为聚变-裂变混合能源系统次临界能源包层设计提供了一套理论分析工具。项目成果已应用于次临界能源包层总体方案概念研究和次临界能源包层结构及热工水力概念设计，为聚变裂变混合能源系统的热工安全准则的制定提供了重要支撑。

内容获取失败，请点击重试