新一代快中子增殖反应堆和加速器驱动的次临界反应堆系统使用液态金属作为冷却剂，在预计发生的蒸发器传热管破裂事故中，相对低温的水会喷射进入高温液态金属池中相互接触产生剧烈沸腾和蒸发，可导致蒸汽爆炸引发安全问题，是国际上核工程领域研究前沿之一。本课题将改造已有的低温熔融金属蒸汽爆炸实验台，通过喷射水进入高温液态金属池中发生接触式传热的小规模实验，同时利用基于流体体积法的计算流体力学程序进行数值模拟，研究融池环境下伴随表面激烈蒸发的液态金属、水和蒸汽多相介质之间的运动及传热特性，探讨不稳定膜态沸腾导致的液滴细粒化及蒸汽爆炸的机理。本课题将开展的苛刻条件下伴随着瞬态传热、高速沸腾的复杂多相介质热物理基础研究，对进一步提高多相流研究水平有着重要的学术意义，同时可加深和扩展我们对于蒸汽爆炸机理的认识，为新型反应堆安全特性的研究打下一定理论基础。

新一代快中子增殖反应堆和加速器驱动的次临界反应堆系统使用液态金属作为冷却剂，在预计发生的蒸发器传热管破裂事故中，相对低温的水会喷射进入高温液态金属池中相互接触产生剧烈沸腾和蒸发，并可能导致蒸汽爆炸从而引发安全问题，该现象目前是国际上核工程领域研究前沿之一。本课题设计并搭建低温熔融金属蒸汽爆炸实验台，进行水滴注入高温液态金属池中发生接触式传热的小规模实验，通过参数测量以及可视化手段获得实验数据，研究融池环境下伴随表面激烈蒸发的液态金属、水和蒸汽多相介质之间的运动及传热特性，探讨不稳定膜态沸腾导致的液滴细粒化及蒸汽爆炸的机理。同时利用基于流体体积法的计算流体力学程序进行数值模拟，给出了熔融金属和水在相互作用过程中的场分布规律。研究结果表明：当金属温度超过270℃时，水滴细粒化现象发生的概率明显增加；随着金属温度和We数的增加，水滴与熔融金属反应剧烈程度增加；蒸汽膜塌陷导致金属与水进一步直接接触是水滴细粒化的主要原因，由此可能引发由传热面积急剧增加而导致的蒸汽爆炸现象；水滴的自发核化沸腾传热是其细粒化过程中产生大量蒸汽的主要原因。课题取得的实验结果和数值模拟结果有助于进一步分析熔融金属与水相互作用特性。

水力喷射器 水力射喷器是一种具有抽真空、冷凝、排水等三种有效能的机械装置。它是利用一定压力的水流通对称均布成一定倾斜度的喷咀喷出，聚合在一个焦点上。由于喷射水流速度很高，于是周围形成负压使器室内产生真空，另外由于二次蒸汽与喷射水流直接接触，进行热交换，绝大部分的蒸汽冷凝成水，少量未被冷凝的蒸汽与不凝结的气体亦由于与高速喷射的水流互相摩擦，混合与挤压，通过扩压管被排除，使器室内形成更高的真空。水力喷射器应用极为广泛，主要用于真空与蒸发系统，进行真空抽水、真空蒸发、真空过滤、真空结晶、干燥、脱臭等工艺，是制糖、制药、化工、食品、制盐、味精、牛奶、发酵以及一些轻工、国防部门广泛需求的设备。但生产水力喷射器的制造厂较小，品种亦不齐全，为此，经过2013到2015年来不断改进设计，采用多喷阻与汽环（导向盘）等结构，以及用多级泵进水，低位安装，只需安装高度4.5米，完善与提高了其工作性能，具有一定的先进性，是真空冷凝设备的一种革新，深受各地用户单位的欢迎。

喷射器结构

水力喷射器由器体、器盖、喷咀、喷咀座板、导向盘、扩压管及单向阀等部件组成，喷咀采用多喷咀的结构形式，以便得到较大的水蒸气接触面积，有利于热交换的进行，获得较好的真空效果。喷咀座板加工精密，精度较高，以便喷射水流偏斜，降低抽射效能。整个装置结构紧凑精密，强度亦较高，用于真空蒸发系统中，由于能把冷凝器的冷凝作用与真空泵的抽气作用合并在一个设备中同时完成，大大地简化了工艺流程，比之原来用真空泵与旧式冷凝器的装置，可以节省去真空泵、冷凝器、分水器等设备，

喷射器优点

（1）水力喷射器体积小、重量轻、结构紧凑。而效能又比较高，耗电量低于真空泵系统，投资省。

（2）水力喷射器操作简单维修方便，不用专职人员管理，由于无机械传动部分，所以噪声低，不需消耗润滑油。

（3）水力喷射器可以室外底位安装，占地面积少，可以节省厂房建筑面积与安装费用。