硝酸鹽自然循環試驗回路實驗研究

張 博 徐 博 周 翀 鄒 楊 余笑寒

1（中國科學院上海應用物理研究所 上海201800）

2（中國科學院先進核能創新研究院 上海201800）

3（中國科學院大學 北京100049）

自然循環是利用閉合回路系統冷熱流體間的密度差所形成的浮升力驅動流體克服流動阻力，形成循環流動的一種能量輸運方式［1］。自然循環系統內的流動不需要外部動力源，因而不受外部條件的制約，對提高系統的固有安全性有重要意義。人們對自然循環回路在不同條件下的行為進行了大量的研究，但大多數研究都是以水作為工作流體［2］。文獻［3］推導出了穩態自然循環質量流量與堆芯的1/3次方成正比；有研究利用高壓水和氟利昂為實驗介質的自然循環實驗的穩態數據，結合理論推導，得到了穩態條件下自然循環回路流量與加熱功率的1/（1+m）次方成正比［4］；另外，有研究進一步提出：自然循環系統中自然循環流量與加熱功率以及自然循環流量和系統總阻力之間分別存在關系：G～Qm和ΔP～Gq［5］。

目前對于單相穩態自然循環的理論研究已較為充分，但自然循環流量與功率的指數主要由回路結構及工質決定。由于熔鹽自然循環有關的熱工水力資料在公開文獻中非常缺乏，熔鹽自然循環流動相關穩態參數的函數關系形式及指數值的范圍還不確定。進行熔鹽自然循環特性試驗研究對熔鹽自然循環系統開發和設計具有重要意義。

本文借助硝酸鹽自然循環回路（Nitrate Natural Circulation Loop，NNCL）實驗平臺［6］開展了兩輪熔鹽池溫度響應實驗和空冷塔風速實驗，對硝酸鹽自然循環的瞬態和穩態特性進行研究，并首次使用實驗數據對硝酸鹽自然循環流量-功率和自然循環阻力-流量的理論解析解進行了驗證?！?br>