氣泡尺寸對氣溶膠水洗效果計算的影響

李玉祥 周 彥 佟立麗

（上海交通大學機械與動力工程學院 上海200240）

當核電廠發生嚴重事故時，安全殼內的放射性物質常以氣溶膠的形式存在，在安全殼卸壓時可能會隨氣體排放進水池中，經水池水洗凈化后，最終釋放到環境。氣體剛進入水池在注氣口會形成大而不穩定的氣泡球，隨后迅速破裂形成小氣泡上升至水池表面，氣泡內的氣溶膠粒子則在此過程中遷移至氣液表面從而被滯留在水池中［1］。

水洗過程的流體動力學行為對氣溶膠粒子在水池中滯留的顯著影響已得到廣泛認可和關注，結合水洗模型的影響因素研究發現，其中氣泡尺寸是影響水洗計算最關鍵的參數之一［2］。目前主要的水洗程序構建了相似的計算模型，包括氣溶膠去除模型與熱工水力模型，兩者存在強耦合關系，通常選擇典型單一氣泡模型來代表上升區穩定氣泡；對于多孔形式以及射流形態下水洗模擬，凈化系數（Decontamination Factor，DF）計算值通常偏低，與實驗結果相差較大［1，3-4］。

專門水洗的流體動力學實驗信息很少，但類似現象也發生在氣液兩相鼓泡塔反應器中，大量實驗及關系式表明，氣泡尺寸與液相物理性質、氣體流速、注氣孔徑等因素緊密相關［5］。因此，有必要合理預測氣泡直徑，分析其對水洗效果評估的影響，為準確模擬水洗過程的流體動力學現象以及改進水洗模型提供參考與支持。

本文綜合考慮多種因素估算穩定氣泡平均直徑，針對單孔及多孔的水洗實驗建立計算分析模型，對比應用不同氣泡尺寸計算所得的DF 并分析其變化規律。……