华龙一号反应堆假想事故下碎片床熔化过程的动态模拟研究

在核反应堆严重事故后期，压力容器下封头内碎片床熔化对内部传热特性、壁面热流密度和壁面消熔都具有重要影响。本研究基于ANSYS Fluent软件，采用相变模型和大涡模拟（LES）湍流模型对华龙一号（HPR1000）反应堆假想事故下碎片床熔化的动态过程进行了研究，预测了熔池形成过程的温度分布、速度场及壁面消熔的变化规律。结果表明，碎片床熔化开始后，升温速率降低，并逐渐趋于稳定；熔池温度逐渐呈现中上部相对均匀、底部具有较大温度梯度的分布规律，并且随着衰变热功率的增加，熔池温度均匀分布区域向底部扩展；壁面热流密度低于相应位置外部冷却的临界热流密度（CHF）；但是壁面仍然出现了消熔现象，消熔最早出现在壁面内侧靠近碎片床上表面的位置，并逐渐向下扩展，消熔区域范围和深度随停堆后碎片床干涸时间的缩短而增加。本文计算结果可为碎片床相变传热和压力容器完整性研究提供参考。