[发明专利]熔融池的形态确定方法、装置及电子设备

说明书

本发明提供了一种熔融池的形态确定方法、装置及电子设备，涉及核反应堆技术领域，上述熔融池的形态确定方法包括以下步骤：基于重金属层、氧化层与轻金属层之间的换热关系计算确定轻金属层的底部温度，得到第一温度；基于轻金属层与压力容器之间的辐射换热计算确定轻金属层的底部温度，得到第二温度；基于第一温度和第二温度确定熔融池的传热方式；传热方式包括重金属层向氧化层传递热量，及氧化层向重金属层传递热量；基于传热方式确定氧化层的形态；其中，氧化层的形态包括熔融态和固态。本发明通过确定氧化层的形态可以提升熔融池传热计算的准确性，进而提升核能系统传热过程分析的可靠性。

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，尤其是涉及一种熔融池的形态确定方法、装置及电子设备。

背景技术

自核能发展之初，核安全就一直是公众关注的焦点，安全分析一直以来都是核能科学研究的重点，制定严重事故缓解措施，缓解、减轻堆芯熔融严重后果，是核反应堆严重事故研究的重要内容。目前核电站主要采用熔融物堆内滞留策略处理堆芯熔融物，对于具有完整压力容器下封头结构的反应堆，利用压力容器外部流道冷却技术带走下封头内部熔融物衰变热，保持下封头完整性。当前的商用轻水堆严重事故分析中认为下封头熔融物碎片最终会形成稳态熔融池，一般包括两层或三层结构，两层熔融池包括上部金属层和下部氧化层，三层熔融池结构包括上部轻金属层、中部氧化层和下部重金属层。

反应堆严重事故下压力容器及熔融池的传热过程分析是严重事故缓解措施中的重要环节，当熔融池中重金属层较厚时，不同内热源与热量传递能力可能导致熔融池处于不同形态，氧化层是否凝固与氧化层内热源、重金属层向上传递热量密切相关，然而，现有的熔融池传热分析是直接对熔融池进行传热计算的，忽略了对熔融池形态的判断。因此，现有的核能系统传热分析还存在可靠性较差的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种熔融池的形态确定方法、装置及电子设备，能够提升熔融池传热计算的准确性，进而提升核能系统传热过程分析的可靠性。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种熔融池的形态确定方法，所述熔融池包括重金属层、氧化层和轻金属层，所述熔融池位于压力容器中，所述方法包括：基于所述重金属层、所述氧化层与所述轻金属层之间的换热关系计算确定所述轻金属层的底部温度，得到第一温度；基于所述轻金属层与所述压力容器之间的辐射换热计算确定所述轻金属层的底部温度，得到第二温度；基于所述第一温度和所述第二温度确定所述熔融池的传热方式；所述传热方式包括所述重金属层向所述氧化层传递热量，及所述氧化层向所述重金属层传递热量；基于所述传热方式确定所述氧化层的形态；其中，所述氧化层的形态包括熔融态和固态。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述基于所述重金属层、所述氧化层与所述轻金属层之间的换热关系计算确定所述轻金属层的底部温度，得到第一温度的步骤，包括：将所述重金属层的顶部温度作为所述重金属层的最大温度；基于所述重金属层的最大温度及第一计算算式确所述氧化层的顶部温度；其中，所述第一计算算式为：

T_p,t为所述氧化层的顶部温度，Q_p为所述氧化层的释热率，h_p为所述氧化层的高度，k_p为所述氧化层的热导率，T_h,max为所述重金属层的最大温度；将所述氧化层的顶部温度作为所述轻金属层的底部温度，得到第一温度。

进一步，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述基于所述轻金属层与所述压力容器之间的辐射换热计算确定所述轻金属层的底部温度，得到第二温度的步骤，包括：对所述轻金属层顶部与所述压力容器进行辐射换热计算，确定所述轻金属层的顶部温度及所述轻金属层的顶部热流密度；基于所述轻金属层的顶部温度、所述轻金属层的顶部热流密度及第二计算算式确定所述轻金属层的底部温度，得到第二温度；其中，所述第二计算算式为：