杜为安，张 琦，杨继行，闫超星，张 翼，刘成洋

(1.中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430061；2.上海交通大学 核科学与工程学院，上海 200240)

典型压水反应堆在一回路冷却剂内添加硼酸来补偿剩余反应性，硼酸溶液在反应堆压力容器以及一回路管道内的分布特性直接影响堆芯功率[1-3]。当堆芯供冷不足、堆芯内产生大量水蒸气时，由于硼酸在蒸汽中溶解度较小，几乎不含硼的水蒸气经过蒸汽发生器后将形成不含硼的冷凝液(称为稀释水团)。稀释水团将聚集在压力容器入口上游的相关管路中[4]，这部分稀释水团进入压力容器后将会和含硼冷却剂混合，并最终进入堆芯。堆芯应急冷却系统启动后，安全注射水箱中的高浓度硼溶液被注入压力容器内与一回路冷却剂混合后进入堆芯。安注冷却剂和一回路冷却剂之间还可能导致热分层[5-6]。上述含硼溶液的混合过程直接关系到堆芯反应性的变化，搅混不均匀可能导致堆芯反应性激增或功率分布偏移，进而威胁堆芯安全。

压力容器的环形下降段位于堆芯入口上游，研究含硼溶液在环形下降段内的混合过程对反应堆安全具有重要意义[1,7]。国内外已开展过含硼溶液混合相关的实验[2,8-9]，受测量技术限制，现阶段的相关实验只能获得环形下降段内局部位置的平均硼浓度分布。计算流体力学(CFD)软件成本较低、可重复性高，并可对三维场的流动与混合过程进行分析，被广泛应用于反应堆热工水力的相关研究。……