1、高溫的熔融物與冷卻劑相互作用(FCI，F(xiàn)uel Coolant Interaction)會引起蒸汽爆炸現(xiàn)象。在核電廠發(fā)生堆芯熔化的嚴重事故時，處于高溫的堆芯熔融物會與容器內(nèi)的冷卻劑相互作用，發(fā)生蒸汽爆炸，產(chǎn)生巨大壓力，對周圍的系統(tǒng)及工作環(huán)境帶來嚴重的破壞。因此，熔融物與冷卻劑相互作用過程是核能方面研究的重點。
　　熔融物與冷卻劑相互作用過程一般分為粗混合、觸發(fā)、壓力傳播和膨脹四個階段。在粗混合階段，熔融物液柱碎化成熔融物液滴，增大

2、了熔融物與冷卻劑的接觸面積，強化了熔融物與冷卻劑之間的傳熱，對后續(xù)的三個階段影響很大。因此，本文結(jié)合上海交通大學開發(fā)的METRIC程序的粗混合模塊，對熔融物與冷卻劑相互作用過程的粗混合階段進行數(shù)值模擬研究，開展了如下工作:
　　(1)本文結(jié)合典型的FCI粗混合實驗中的K-32與K-38實驗，對新開發(fā)的METRIC程序的粗混合模塊進行了合理性驗證。通過比較模擬與實驗中冷卻劑液位的膨脹高度及熔融物液柱的入水深度及FCI過程中熔融物液柱

3、碎化過程、熔融物液滴及蒸汽的分布等現(xiàn)象，認為METRIC程序能夠比較合理的模擬熔融物與冷卻劑相互作用的粗混合階段;
　　(2)本文對FCI粗混合階段數(shù)值計算的主要數(shù)學模型進行了研究:熔融物液柱碎化模型中，生成熔滴的初始直徑影響FCI的傳熱過程，計算時需根據(jù)實際情況合理選擇熔滴的初始直徑;熔融物液柱碎化的Saito模型與Meignen模型的計算結(jié)果基本一致;熔融物液滴的粗碎化過程對冷卻劑的蒸發(fā)影響很大，從而影響后續(xù)的蒸汽爆炸階段;對

4、傳熱模型分析認為對流換熱在熔融物與冷卻劑相互作用的粗混合階段起主導作用，液柱傳熱過程對總的冷卻劑蒸發(fā)量及液柱的碎化影響非常小;
　　(3)本文還研究了初始條件對粗混合現(xiàn)象的影響，分別選擇熔融物液柱直徑、熔融物入水的速度及初始冷卻劑溫度等初始工況為變量，并選擇典型的堆外發(fā)生FCI過程進行模擬，分析認為:熔融物液柱的直徑越大，其碎化的速率越快，產(chǎn)生的蒸汽量也相對較多;熔融物入水的速度越大，其與冷卻劑的相對速度也越大，在不穩(wěn)定波的作用下