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摘要：基于粒子法的堆芯熔融物碎片床形成及演化特性分析方法，主要步骤如下：1、选择适配粒子尺寸进行几何体建模，冷却剂建模；2、熔融物材料及冷却剂材料选择、初始参数设定，开始计算；3、移动粒子半隐式方法基本模型计算熔融物液柱碎裂；4、熔化凝固模型计算熔融物粒子凝固与组合；5、离散元模型计算熔融物碎片碰撞与沉降，形成碎片床；6、衰变热模型、沸腾传热模型计算碎片床冷却或再熔化；7、判断是否达到结束时间，若否则按时间步长推进，若是则输出计算结果；基于本发明方法，可预测堆芯熔融事故后熔融物碎裂形态、碎片尺寸分布、碎片床堆积形态、碎片床可冷却性及碎片床再熔化风险概率。

主权项：1.基于粒子法的堆芯熔融物碎片床形成及演化特性分析方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤1：针对核反应堆堆芯熔融事故建立容器几何模型，设计数值模拟参数，选择适配的粒子尺寸对几何体容器、熔融物液柱和冷却剂进行粒子建模；步骤2：根据几何体容器、熔融物液柱和冷却剂的材料设置各类粒子的密度、粘度、表面张力系数、比热容、热导率，根据数值模拟工况设置熔融物液柱初始速度、熔融物液柱温度分布，根据几何体容器冷却条件设置绝热壁面或恒温壁面，根据粒子尺寸设置最佳时间步长，设定衰变热模型和沸腾传热模型的启用判据为：碎片床堆积高度和宽度的变化率小于0.1％；步骤3：开始计算，熔融物液柱以一定速度射入冷却剂中，熔融物液柱在冷却剂的水力学作用下发生不稳定性碎裂，采用移动粒子半隐式方法的基本模型计算不同组分间的相互作用，计算下一时刻所有粒子的位置、速度、温度；步骤4：液相熔融物粒子受到冷却剂的冷却后其温度降低，直至达到熔点发生凝固相变，焓值低于熔融物液相饱和焓的液相熔融物粒子引入固相率α对相态进行描述，采用能量守恒方程及熔化凝固模型计算液相熔融物粒子的凝固相变、计算液体粒子的沸腾相变，当液体粒子焓值达到液相饱和焓值后汽化消失；步骤5：固相熔融物粒子和液相熔融物粒子在重力作用下在冷却剂中沉降，液相熔融物粒子的受力仍通过公式2计算，固相熔融物粒子受力通过离散元模型以及流固耦合作用力模型计算，计算受力后针对固相熔融物粒子和液相熔融物粒子形成的组合体采用PMS模型对组合体整体平移速度和角速度进行计算；步骤6：通过步骤5对所有熔融物粒子计算后，在几何体容器底部堆积形成碎片床，实时统计碎片床高度和宽度结果，当碎片床高度和宽度的变化率均小于0.1％，即表明碎片床堆积形态特征变化速率不大，此时关闭熔化凝固模型并启用衰变热模型、沸腾传热模型计算碎片床温度分布；步骤7：计算得到碎片床整体温度分布以及峰值温度，当外部冷却无法与衰变热升温达到一个平衡状态时碎片床会发生再熔化，通过计算得到碎片床再熔化时间点，通过熔化凝固模型计算得到碎片床再熔化并形成熔池的过程；步骤8：在设置的计算时间内重复步骤3-步骤5，获得熔融物粒子碎裂、凝固、组合、流固耦合、碰撞堆积的过程，获得不同时刻下熔融物粒子和液体粒子的位置、速度、压力、温度分布；当碎片床堆积形态特性变化速率不大后即碎片床高度和宽度的变化率均小于0.1％，重复步骤6可获得碎片床在衰变热作用下的温度分布，判断碎片床再熔化风险，如发生再熔化还能获得熔池形成特性。

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