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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

About the authors

N. V. Vasiliev

United Institute of High Temperatures RAS

Email: nikvikvas@mail.ru

S. N. Vavilov

United Institute of High Temperatures RAS

Email: nikvikvas@mail.ru

E. A. Lidzhiev

United Institute of High Temperatures RAS

Author for correspondence.
Email: nikvikvas@mail.ru

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».