蔡报炜 王建军 孙立成 张娜娜 阎昌琪

（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）

熔盐堆以熔融态氟化物作为燃料，在运行过程中会产生的氙和氪微溶于燃料盐中并随之在反应堆中循环。由于氙和氪是反应堆运行中最重要的中子毒物，会对反应堆运行过程中反应性的变化产生重要影响。所以，熔盐堆必须能够对产生的裂变气体进行在线去除，以保证热中子的利用率和反应堆反应性的相对稳定[1]。

美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory, ORNL)在其设计的熔盐堆实验装置(Molten Salt Reactor Experiment, MSRE)运行经验基础上，为其后来的熔盐快堆(Molten Salt Breeder Reactor, MSBR)概念设计设置了专门的一套除气系统。系统中的气泡分离器便采用了旋叶式结构设计，特别之处在于其在分离器进出口处分别设置了旋转叶片和恢复叶片。通过水-空气回路的模拟测试，验证了这种设计的优越性。ORNL设计的气泡分离器实物及在水回路中的工作状态如图1所示。由图1，在分离器中心有一条稳定的气芯，并且由于旋转叶片和恢复叶片的轮毂为中空设计，分别连接到了两个出气接口上。因此，气芯中的气体就可以连续地被排除，从而实现对于液体中气体的连续分离。

传统的旋风分离器[2−3]流动阻力较大，不适用于分离粘度较高的熔盐。而ORNL提出的分离器设计具有结构简单、分离效率高等诸多优点，但对其工作原理和内部流场结构的分析没有公开资料发表。因此，本文研究目的是在前期实验研究基础上，利用数值解析方法，对于旋叶式气泡分离器内部的流场结构与压力分布进行研究，分析分离器内的流动特性和气芯形成原理，为我国熔盐堆研究提供基础数据和设计参考。……