高温气冷堆蒸汽发生器中粉尘颗粒的重悬浮特性

高温气冷堆的蒸汽发生器是一回路中关键的能量转换单元,也是放射性石墨粉尘沉积的主要场所。为了研究石墨粉尘的重悬浮特性,采用数值模拟方法计算高温气冷堆蒸汽发生器中的流场及换热温度场分布,基于颗粒多层递推模型和Rock'n'roll重悬浮模型建立多层微细颗粒重悬浮模型,结合数值模拟和多层微细颗粒重悬浮模型探讨气流摩擦速度、沉积层数、颗粒大小以及蒸汽发生器不同区域对石墨粉尘重悬浮特性的影响。结果表明:在蒸汽发生器各管段,流体的气流摩擦速度在换热管的迎风点和背风点附近处最小,在靠近内套管侧的点附近和靠近外套管侧的点附近最大;在气流的带动下,发生重悬浮的颗粒比例随颗粒沉积层数的增加而递减;粒径较小的颗粒更不容易发生重悬浮,需要达到一定的速度后才会发生“扬起”,在相同的气流摩擦速度条件下,粒径较大的颗粒起重悬浮率更大;反应堆运行功率越大,发生重悬浮的颗粒越多;相同功率水平下,从过冷段、泡核沸腾段、膜态沸腾段直至过热段发生重悬浮的颗粒比例依次逐渐增多。