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【摘 要】通常情况下，环形通道被设置在压水堆压力容器内，而引起严重安全事故的就是在环形通道内的气流循环问题，气流主要来自于绝热层内侧与下封头外侧之间，被称为两项自然循环。国内已经研究出了运用FORTRAN语言来分析自然循环情况的应用程序，结合一系列的科学计算公式，对空泡份额以及流量进行计算，以此来证实该程序的实践操作性，该程序被定义为ERVC系统，通过实验证明，ERVC系统能够有效地对热工水力及其结构展开分析。
【关键词】压力容器 外部冷却 两相自然循环 理论分析
当压力容器在外力的作用下，而发生严重事故时，堆芯就会出现熔化现象，如果想要将熔融物保留在容器内，外部冷却是其中最为有效的方式。容器的外部冷却就是前文中提到的ERVC，而熔融物滞留则被称为IVR，IVR是通过沸腾换热来实现的，在整体IVR过程中，两相自然循环的顺畅性是其中最为关键的环节。
1 ERVC理论模型工作机理
了解ERVC系统工作机理保证该系统运行的基础和前提，如果水面超过堆腔深度，内容池中释放出的热量就能够使绝热层间隙中的水发生沸腾，水蒸气就会沿绝热层间隙上升，而从出口排出后，通过冷却液化成水流，重新回到料水箱。同时，受热流体在经过排水坑之后，最终回到堆腔内，形成了自然循环冷却[1]。
2一维稳态模型
ERVC系统只能在低压环境下进行工作，工作压力要保持在0.1到0.4MPa之间。容器内的水蒸气所受的重力和离心力在两相流动时是同向的，基于本文的研究目的，通过公式计算ERVC系统中的两相流量。
Pinuinain=Pcucac=Poutuoutaout=G （1）
Pcucac（hTP-hI）=qc （2）
由质量含汽率的定义，可知
Xc=qc -hsubPcucac/hlgPcucac （3）
由动量守恒，可知
-dP/dz=PTPg+（-dP/dz）fr+（-dP/dz）fo+（-dP/dz）a （4）
（-dP/dz）fr代表的是摩擦压降梯度，（-dP/dz）fo代表的是形阻压降梯度，（-dP/dz）a 代表的是加速度压降梯度[2]。
针对绝热层流道积分的公式可以表示为
（-dP/dz）dz=PTPgdz+（-dP/dz）frdz+（-dP/dz）fodz+
（-dP/dz）adz=0 （5）
混合物质的密度不会随着两相的位置而发生改变，从公式（4）可知流体的线速度也在质量守恒的影响下保持不变，PTPgdz对加热，上升以及绝热层外侧三段进行积分，可以得到
PTPgdz=oLhTPgdz+LhLPoutgdz+L+Lhigdz=-oL+Lh（i-Pout-TP）gdz=（L+Lh）g（1.5Pout-0.5Pin） （6）
Pout=TP=Pis/（1+xcP/Pgs） （7）
在公式（7）中，Pis代表饱和水的密度，而Pgs代表饱和汽的密度，P表示二者的密度差[3]。
由公式（3）和（7），可知
Pc=ucacPisPgshlg/ucac（Pgshlg-Phsub） （8）
由公式（3）和（8），可知
Xc=qcPgs-ucacPisPgshsub/ucacPisPgshlg-qcP （9）
由公式（6）和（9），可知
PTPgdz=（L+Lh）g[1.5（uoutaoutPisPgshlg-qcP）/uoutaout（Pgshlg-Phsub）-0.5Pin] （10）
3 ERVC系统稳定性理论分析
通常情况下，ERVC系统的稳定性受冷却水状态的影响较大，如果压力容器流道内冷却水沸腾，就会直接引起ERVC系统的不稳定，导致压力容器内部冷却水在流动过程中发生震荡，从冷却水震荡的实质来看，这种震荡是由闪蒸现象所致。一般把流体在没有热源供应时，依然出现空泡的现象称为闪蒸。
自然循环回路中具有冷却水加热的功能，而当压力容器处于低功率运行时，这种加热并不会使其达到饱和。事实上，容器内部液体饱和状状态受压力影响较为明显。闪蒸现象的发生在一定程度上降低了容器内部的压力，进而影响流量变化。容器内绝热段冷却剂的温度与流量变化有着直接的关系，冷却剂温度下降，说明流量变大，当闪蒸停止时，流量也会随即变小，使冷却剂温度增加，于是进入了下一个循环。闪蒸所引起的循环过程影响了容器内部的压力和驱动力的差值的变化，整个系统也会因此呈现出极强的不稳定性。
4结语
本文利用ERVC系统建造出了一维稳态模型，通过科学的计算公式了解并验证了不同热工水力和结构参数与自然循环流量之间的关系，这样，就能够更好地为压力容器外部冷却两相自然循环提供可靠的理论指导，从而降低安全事故的发生频率，提高工作效能。
参考文献：
[1]金頔.大功率先进压水堆压力容器外部自然循环冷却数值研究[D].上海交通大学，2013.
[2]李永春.压力容器外部冷却系统内局部温度场及两相分布特性研究[D].上海交通大学，2014.
[3]李永春，李飞，程旭，杨燕华.压力容器外部冷却系统冷却水池温度场的实验研究及分析[J].原子能科学技术，2013，08：1322-1329.