郭雪晴 孙中宁 王建军

（哈尔滨工程大学 核安全与仿真技术国防重点学科实验室 哈尔滨 150001）

自然循环系统由于结构简单、固有安全性好等特点在先进核反应堆的主冷却剂系统和一些安全系统设计中得到了应用。自然循环系统根据与环境的开放程度分为开式自然循环系统和闭式自然循环系统[1]。目前关于自然循环系统的研究都针对闭式自然循环系统，而对开式自然循环系统的研究很少。不过由于开式自然循环系统具有回路结构简化、系统压力波动小等特点，已开始应用于一些非能动安全系统的设计[2−3]。但目前对开式自然循环系统的瞬态运行行为，特别是其启动特性认识不足。另外，由于自然循环系统的流动特性对其结构形式比较敏感，不能将闭式自然循环系统的研究经验[4−6]直接应用到开式自然循环系统中，因此有必要对开式自然循环系统的瞬态行为特性进行详细的研究。

本文主要对开式自然循环系统的启动特性进行实验研究，分析系统在启动过程中出现的流动现象和发生机理，最后将这些流动不稳定性进行分类，并绘制系统启动过程中流动不稳定边界图。

1 实验回路

开式自然循环系统实验流程如图1所示，P0−P4为压力测点；T1−T6为温度测点；F为流量测点，主要由冷凝罐、循环管路、水箱和测量仪表组成，其中循环管路包括加热段、下降段和上升段，尺寸和布置如表1所示。在上升段中，管段11和12为可视化的有机玻璃管，其他管段均为不锈钢管。……