Об особенностях механизмов фрагментации расплавов Sn и NaCl–Sn при паровом взрыве

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Acesso é pago ou somente para assinantes

Resumo

Работа посвящена исследованию паровых взрывов в условиях самопроизвольного триггеринга, происходящих в результате взаимодействия капель расплавов олова (Sn) и смеси соль–олово (NaCl–Sn) с дистиллированной водой. При проведении экспериментов масса используемых материалов варьировалась в диапазоне 1–4 г, температура воды tв = 20–50°С. Методика представляла собой сочетание скоростной видеосъемки процесса и исследования структуры затвердевших продуктов фрагментации олова. Показаны различия в механизмах протекания парового взрыва и в структуре затвердевших продуктов фрагментации олова (дебрисов) для расплавленных олова и смеси соль–олово. При взаимодействии с водой капель расплава NaCl–Sn наблюдались паровые взрывы большей мощности с более тонкой фрагментацией олова, что, по всей видимости, объясняется большим запасенным удельным количеством теплоты на единицу массы соли NaCl по сравнению с оловом.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Н. Васильев

Объединенный институт высоких температур РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: nikvikvas@mail.ru
Rússia, Москва

С. Вавилов

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nikvikvas@mail.ru
Rússia, Москва

Е. Лиджиев

Объединенный институт высоких температур РАН

Email: nikvikvas@mail.ru
Rússia, Москва

Bibliografia

  1. Fletcher D.F., Theofanous T.G. Heat Transfer and Fluid Dynamic Aspects of Explosive Melt–Water Interactions // Adv. Heat Transfer. 1997. V. 29. P. 129.
  2. Berthoud G. Vapor Explosions // Annu. Rev. Fluid Mech. 2000. V. 32. № 1. P. 573.
  3. Shen P., Zhou W., Cassiaut-Louis N., Journeau C., Piluso P., Liao Y. Corium Behavior and Steam Explosion Risks: A Review of Experiments // Ann. Nucl. Energy. 2018. V. 121. P. 162.
  4. Simons A., Bellemans I., Crivits T., Verbeken K. Vapor Explosions: Modeling and Experimental Analysis in Both Small-and Large-scale Setups: a Review // J. Minerals, Metals Mater. Soc. 2021. V. 73. № 10. P. 3046.
  5. Мелихов В.И., Мелихов О.И., Якуш С.Е. Термическое взаимодействие высокотемпературных расплавов с жидкостями // ТВТ. 2022. Т. 60. № 2. С. 280.
  6. Simons A., Bellemans I., Crivits T., Verbeken K. Heat Transfer Considerations on the Spontaneous Triggering of Vapor Explosions – a Review // Metals. 2021. V. 11. № 1. 55.
  7. Вараксин А.Ю. Гидрогазодинамика и теплофизика двухфазных потоков с твердыми частицами, каплями и пузырями // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 926.
  8. Павленко А.Н. Кипение в публикациях ТВТ: от базовых механизмов к разработке методов управления потоками для интенсификации теплообмена // ТВТ. 2023. Т. 61. № 6. С. 807.
  9. Magallon D., Huhtiniemi I. Corium Melt Quenching Tests at Low Pressure and Subcooled Water in FARO // Nucl. Eng. Design. 2001. V. 204. P. 369.
  10. Huhtiniemi I., Magallon D. Insight into Steam Explosions with Corium Melts in KROTOS // Nucl. Eng. Design. 2001. V. 204. P. 391.
  11. Song J.H., Park I.K., Shin Y.S., Kim J.H., Hong S.W., Min B.T., Kim H.D. Fuel Coolant Interaction Experiments in TROI Using a UO2/ZrO2 Mixture // Nucl. Eng. Design. 2003. V. 222. Iss. 1. P. 1.
  12. Corradini M.L. Molten Fuel/Coolant Interactions: Recent Analysis of Experiments // Nucl. Sci. Eng. 1984. V. 86. P. 372.
  13. Manickam L., Bechta S., Ma W. On the Fragmentation Characteristics of Melt Jets Quenched in Water // Int. J. Multiphase Flow. 2017. V. 91. P. 262.
  14. Manickam L., Qiang G., Ma W., Bechta S. An Experimental Study on the Intense Heat Transfer and Phase Change During Melt and Water Interactions // Exp. Heat Transfer. 2018. V. 32. № 3. P. 251.
  15. Tokyo Electric Power Company Holdings I. The 6th Progress Report on the Investigation and Examination of Unconfirmed and Unresolved Issues on the Development Mechanism of the Fukushima Daiichi Nuclear Accident. Tokyo, 2022. 116 p.
  16. Chen Y., Zhang H., Villanueva W., Ma W., Bechta S. A Sensitivity Study of MELCOR Nodalization for Si-mulation of in-Vessel Severe Accident Progression in a Boiling Water Reactor // Nucl. Eng. Design. 2019. V. 343. P. 22.
  17. Глазков В.В., Жилин В.Г., Зейгарник Ю.А., Ивочкин Ю.П., Игумнов В.С., Синкевич О.А., Цой В.Р., Швец В.Г. Исследование развития неустойчивости и разрушения парового слоя на твердой нагретой полусферической поверхности // ТВТ. 2000. Т. 38. № 6. С. 935.
  18. Григорьев В.С., Жилин В.Г., Зейгарник Ю.А., Ивочкин Ю.П., Глазков В.В., Синкевич О.А. Поведение паровой пленки на сильно перегретой поверхности, погруженной в недогретую воду // ТВТ. 2005. Т. 43. № 1. С.100.
  19. Агальцов А.М., Вавилов С.Н., Киреева А.Н. Исследование воздействия волн давления на паровую пленку при пленочном кипении недогретой воды // ТВТ. 2015. Т. 53. № 4. С. 623.
  20. Dullforce T.E., Buchanan D.J., Perckover R.S. Self–triggering of Small-Scale Fuel–Coolant Interactions: I. Experiments // J. Phys. D: Appl. Phys. 1976. V. 9. P. 1295.
  21. Wang C., Wang C., Chen B., Li M., Shen Z. Fragmentation Regimes During the Thermal Interaction between Molten tin Droplet and Cooling Water // Int. J. Heat Mass Transfer. 2021. V. 166. 120782.
  22. Simons A., Bellemans I., Crivits T., Verbeken K. The Effect of Vapour Formation and Metal Droplet Temperature and Mass on Vapour Explosion Behavior // Int. J. Heat Mass Transfer. 2022. V. 166. 120782.
  23. Deng Y., Guo Q., Xiang Y., Fang D., Komlev A., Bechta S., Ma W. An Experimental Study on the Effect of Coolant Salinity on Steam Explosion // Ann. Nucl. Energy. 2024. V. 201. 110420.
  24. Xiang Y., Deng Y., Fang D., Zhao N., Ma W. Experimental Investigation on ex-Vessel Debris Bed Formation Using Low Melting-point Melt of Binary Me-tals // Prog. Nucl. Energy. 2023. V. 157. 104564.
  25. Xiang Y., Fang D., Komlev A., Deng Y., Chen L., Ma W. A Scoping Investigation on Debris Bed Formation with High-temperature Melt Simulant Fe–Sn // Appl. Therm. Eng. 2024. V. 257. 124405.
  26. Вавилов С.Н., Васильев Н.В., Зейгарник Ю.А. Паровой взрыв: экспериментальные наблюдения // Теплоэнергетика. 2022. № 1. С. 78.
  27. Васильев Н.В., Вавилов С.Н., Зейгарник Ю.А., Лиджиев Е.А. Экспериментальные исследования явлений, происходящих при триггеринге парового взрыва // Теплоэнергетика. 2024. № 7. С. 63.
  28. Клименко А.В., Вавилов С.Н., Васильев Н.В., Зейгарник Ю.А., Скибин Д.А. Паровой взрыв: экспериментальные наблюдения стадии спонтанного триггеринга процесса // Докл. РАН. Физика, технические науки. 2022. Т. 503. С. 13.
  29. Вавилов С.Н., Васильев Н.В., Зейгарник Ю.А., Клименко А.В., Скибин Д.А. Спонтанный триггеринг парового взрыва: результаты экспериментальных исследований // Теплоэнергетика. 2022. № 7. С. 15.
  30. Ciccarelli G., Frost D.L. Fragmentation Mechanisms Based on Single Drop Steam Explosion Experiments Using Flash X-ray Radiography // Nucl. Eng. Design. 1994. V. 146. P. 109.
  31. Zhou Y., Zhang Z., Lin M., Minghao Y., Xiao Y. Numerical Simulation of Fragmentation of Melt Drop Triggered by External Pressure Pulse in Vapor Explosions // Ann. Nucl. Energy. 2013. V. 57. P. 92.
  32. Yakush S.E., Sivakov N.S. Numerical Modeling of High-temperature Melt Droplet Interaction with Water // Ann. Nucl. Energy. 2023. V. 185. 109718.
  33. Jin E., Bussmann M., Tran H. An Experimental Study of Smelt–Water Interaction in the Recovery Boiler Dissolving Tank // Tappi J. 2015. V. 14. № 6. P. 385.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Fragmentation of a drop of tin melt at tin = 22°C, tmelt = 760°C.

Baixar (16KB)
Metadados
3. Fig. 2. Steam explosion during the interaction of a drop of NaCl–Sn melt with water (tin = 23.5°C, tmelt = 970°C).

Baixar (15KB)
Metadados
4. Fig. 3. Photo of solidified products of tin fragmentation during a steam explosion on a drop of melt: (a) – tin (tin = 21.2°C, tmelt = 744°C); (b) – tin–salt mixture (tin = 22.1°C, tmelt = 970°C).

Baixar (27KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025