熔盐堆余热排出系统闪蒸流动的不稳定性

套管式换热元件是熔盐堆非能动余热排出系统的重要组成部分之一。设计并搭建了单根套管式换热元件自然循环实验台,模拟熔盐堆停堆后排盐罐中熔盐的显热与衰变热的导出过程。在这种以套管式换热元件为基础的自然循环回路中,发现了闪蒸流动不稳定现象的存在。分析了在闪蒸过程中压力与温度的变化情况,以及这种闪蒸流动不稳定性的特点,并研究了在闪蒸过程中的换热系数的变化情况。结果表明,当外层套管外壁温度从440oC上升到700oC时,单根套管式换热元件的换热量会从550 W上升到1 900 W。此外,在闪蒸过程中,换热元件中的沸腾换热系数在800-1 700 W·(m^2·K)^(-1)之间变化,换热元件壁温与自然循环流量的周期性变化引起管壁周期性热应力与系统的周期性机械振动。因此,在熔盐堆余热排出系统的设计过程中,为保证热量导出的安全性与稳定性,需要考虑到闪蒸现象。