熔鹽堆氟鹽的泄漏凝固特性研究

王 允 田 健 周 翀 王納秀

1（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

2（中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

熔鹽反應(yīng)堆（Molten Salt Reactor，MSR）作為第四代反應(yīng)堆中比較有前途的堆型，無論在科學(xué)研究和工程建設(shè)方面都有較大的發(fā)展前景［1?2］。熔鹽反應(yīng)堆設(shè)計中，一般選用熔融氟鹽或氯鹽作為冷卻劑和燃料鹽載體［3］。當(dāng)前，針對熔鹽自身特性及與熔鹽相關(guān)高溫設(shè)備特性已經(jīng)開展了大量研究［4?7］。由于氟鹽在高溫熔融狀態(tài)下具有較強的腐蝕性［8?9］，可能對熔鹽堆中熔鹽管道與儲罐造成破壞，從而出現(xiàn)熔鹽泄漏事故。氟鹽化學(xué)毒性強，危害性大［10］，泄漏的氟鹽可能污染反應(yīng)堆廠房環(huán)境，危及現(xiàn)場操作人員安全。此外，泄漏到廠房地面上的熔鹽溫度較高，容易造成地面構(gòu)筑物的溫度超過限值，影響廠房建筑安全。因此在熔鹽堆設(shè)計過程中，氟鹽泄漏后的收集與隔熱顯得至關(guān)重要。

當(dāng)前國內(nèi)外已有部分針對高溫泄漏事故的研究報道。Journeau等［11］在VULCANO實驗平臺上進行了二維的堆芯熔融物與混凝土的接觸實驗，研究發(fā)現(xiàn)堆芯熔融物對富含硅的混凝土和對富含石灰石的混凝土具有完全不同的侵蝕消融特性。Ye 等［12］采用計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，CFD）程序研究分析了堆芯熔融物泄漏至壓力容器外的流動和傳熱瞬態(tài)過程，模擬結(jié)果和VULANO VE-U7平臺實驗數(shù)據(jù)大體趨勢上一致。針對鉛冷快堆的蒸汽發(fā)生器泄漏事故，Jeltsov 等［13］開發(fā)并驗證了一種CFD 程序，用于模擬蒸汽泡的潛在輸運過程。吳謹巧等［14］使用自制的SYSU-N1硝酸鹽，開展了該熔鹽在石英砂中的滲透遷移實驗，分析了泄漏熔鹽溫度、泄漏口高度對泄漏過程的影響。……