刘丰， 孙中宁， 丁铭， 边浩志

(1.黑龙江省核动力装置性能与设备重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150001； 2.哈尔滨工程大学 核科学与技术学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

核电站严重事故下，堆型中的一系列氧化反应会导致氢气、蒸汽被释放至安全壳内，并与空气形成多组分气体。在冷凝的作用下多组分气体循环将决定着安全壳内的主要传热与传质行为。这对于评估氢气的聚集、分层风险至关重要，得到了学者的大量关注。目前国内外针对不凝性气体冷凝研究多以含空气的2组分气体冷凝为重点[1-3]。而考虑蒸汽-空气-氢气的2组分模拟多忽略冷凝，仅关注多组分气体的扩散行为[4-8]。这一方面是由于冷凝过程将大大消耗计算资源，计算效率低；另一方面在于多组分气体冷凝及其输运行为较为复杂，这为模型验证带来较大困难。文献[9-12]基于小型实验装置对冷凝作用下的多组分气体输运行为开展过数值模拟研究,但在这些模拟研究中，氢气在不凝性气体中的(采用氦气替代)体积浓度较低，并未覆盖安全壳内局部区域可能出现的浓度范围。

为更加全面地认识冷凝作用下多组分气体输运现象，本文以冷凝及分组运输(the condensation and species transportation，COAST)实验装置为研究对象，首先在低、中、高氦气浓度下开展数值模拟研究，得到混合气体在不同浓度配比条件下的输运行为。基于模拟结果，本文进一步开展实验对关键现象进行验证。

1 冷凝与多组分气体扩散模型

对于含不凝性气体的蒸汽冷凝，液膜热阻相对于不凝性气体层的热阻可忽略不计[1]。……