球床核反应堆中颗粒流的分析
软凝聚态物质
2009-11-11 v1
摘要
目前在全球范围内复兴的球床核反应堆技术，提出了关于筒仓中密集颗粒流的基本问题。典型的反应堆堆芯由石墨燃料球组成，在连续换料过程中非常缓慢地排出。颗粒流尚不为人所理解，且不易通过实验进行研究，然而它对反应堆物理有重大影响。为了解决这个问题，我们在真实几何结构中进行了全尺寸离散元模拟，模拟了多达440,000个有摩擦、粘弹性、直径6厘米的球体在直径3.5米、高10米、底部漏斗倾角为30度或60度的圆柱形容器中的排放过程。我们还模拟了一个具有动态中心柱（由较小的石墨慢化剂球组成）的双分散堆芯，并表明在直径比低至1:2时，混合仍然很少。我们分析了平均速度、扩散与混合、局域有序性与孔隙率（来自Voronoi体积）、停留时间分布以及壁面摩擦的影响，并讨论了这些结果对反应堆设计以及颗粒流基本物理的启示。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0602395,
title = {Analysis of Granular Flow in a Pebble-Bed Nuclear Reactor},
author = {Chris H. Rycroft and Gary S. Grest and James W. Landry and Martin Z. Bazant},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0602395},
year = {2009}
}
备注
18 pages, 21 figures