液态铅铋合金氧浓度扩散特性及其对摩阻和传热性能影响的研究

Structural material erosion and formation of oxide impurities in liquid Lead-Bismuth Eutectic (LBE) are the two main factors that restrict the development of LBE cooling technology. However, the above problems have been solved by control the oxygen concentration in a reasonable range. In the project, based on the different forms of oxygen control scheme, CFD program is used to simulate the oxygen ion movement and the distribution characteristics of oxygen concentration in the liquid LBE. On the basis of numerical analysis, the two different oxygen control scheme, gas phase and solid phase oxygen control medium, are carried out in the experiment to study the influence of oxygen control method and parameters on LBE liquid oxygen concentration characteristics. Meanwhile, the experimental results are used to verify the accuracy of the oxygen concentration diffusion model. In the process, it can be predicted that the oxygen concentration diffusion mechanism will be clearer and the method of oxygen concentration control will be optimized. Based on the above, experimental research is carried out to study the effect of oxidation / corrosion degree on the LBE flow friction and heat transfer. And then the results can provide a theoretical support and data basis for the thermal design of LBE cooled reactor.

液态铅铋合金（LBE）对结构材料的侵蚀以及LBE中易生成氧化物固体杂质，是制约铅铋合金冷却技术发展的两个主要原因。将液态LBE中氧浓度控制在一个合理范围内，是解除以上制约铅铋合金冷却发展因素的核心关键技术。本研究以液态LBE中氧浓度特性为研究对象，使用CFD程序对不同控氧过程条件下液态LBE中的氧离子运动及其分布规律进行数值模拟，进而获得LBE中氧浓度的扩散特性。在此基础上，通过制定控氧策略和方案开展LBE气相/固相控氧实验研究，分析不同控氧方式和参数对液态LBE氧浓度特性的影响规律，验证氧浓度扩散机理模型，掌握氧浓度扩散机理，优化氧浓度控制方法。基于以上研究内容，开展不同氧浓度条件下氧化/腐蚀程度对LBE流动摩阻和传热特性影响的实验研究，为LBE冷却反应堆热工设计提供理论依据和数据支持。

液态铅铋合金（LBE）对结构材料的侵蚀以及LBE中易生成氧化物固体杂质，是制约铅铋合金冷却技术发展的两个主要原因。将液态LBE中氧浓度控制在一个合理范围内，是解除以上制约铅铋合金冷却发展因素的核心关键技术。本研究以液态LBE中氧浓度特性为研究对象，使用CFD程序对不同控氧过程条件下液态LBE中的氧离子运动及其分布规律进行数值模拟，进而获得LBE中氧浓度的扩散特性。在此基础上，通过制定控氧策略和方案开展LBE气相/固相控氧实验研究，分析不同控氧方式和参数对液态LBE氧浓度特性的影响规律，验证氧浓度扩散机理模型，掌握氧浓度扩散机理，优化氧浓度控制方法。基于以上研究内容，开展不同氧浓度条件下氧化/腐蚀程度对LBE流动摩阻和传热特性影响的实验研究，为LBE冷却反应堆热工设计提供理论依据和数据支持。