2018传热传质学年会集

1，1，11，1，2（1核能与新能源技术，（2材料学院，( ,: SNG742石墨的氧化反应动力学参数，分析了温度和气体流速对氧化速率的影响，并采用多步反应机理成功解释了氧化过程中各组分的变化。实验结果表明，SNG742核级石墨的活化能为的氧气、水蒸汽等杂质，会引起堆内结构石墨和元件基体石墨的氧化腐蚀[2]。在冷却剂丧失等事故（LOCA）工况下，空气通过破口经由分子扩散和自然对流进入堆 CO，然后在扩散边界层内存在一个无限薄的火焰锋面，气相反应只在这个火焰1234CFD数值模拟分析不同流量、不同氧含量等各种datadatacollection1实验系统流程图本实验选用的是由中钢新型材料（浙江）生产的等静压成型、细颗2列出了SNG742核级石墨和目前运用在HTR-PM上的东洋碳素生产的IG-110核IG-%9ASTMD7542-15[9]石墨和碳材料标准氧化测试方法，为了保证氧化实验的一致性，建议测试样品为直径和为1英寸（25.4mm）的圆柱形。考虑到本实验中管式炉的尺寸及实验结果的正确性，本实验中样品为直径和为21mm的圆柱，由硬30min以上，并经过烘干冷却至室温。在较高温度范围下处于扩散控制区，氧化反应产物随温度变化较小。实验流量为200ml/min500ml/min20%。10min90min。反应结束后，停止加热并迅速O

0.6CO

fO

SNG742600230minO230min以后达到饱和状态并且之后波动很小，而在30min60min内的2600℃SNG742550~1100℃200ml/min、500ml/min流量下的氧化实验O2850500ml/min1100℃左右才消耗完。CO2随温200ml/min800500ml/min到850℃左右稳定。CO700℃形成一个小峰值，随后减小，在(a)（b）3SNG742Chen[10]IG110石墨氧化实验中，O2700℃即消耗殆尽，CO在70012%,900℃即迅速上升，110022%SNG7423.78%0.8%。这是由于不同牌号石墨的孔隙率、比表面积、杂质含量等因素引起。Zhou[11]IG110CO2%，这是由于不同形状尺异上也可以直出，SNG742比IG110石墨更难以氧化，抗腐蚀性能更好，后面关于(Y)(uY)

N Jj

CO2CO从石墨内孔隙COCO2CO和O2的扩3中也可以看出，200ml/minCO3.78%，而在500ml/min2.75%，而且下降的也更快。所以，流速越高，CO累积峰值越小。dW(t)

)QM/

氧化速率的比较如图4所示，200ml/min下在700℃以后氧化速率基本稳定，而在550~700℃500ml/min下氧化速率进入稳定的温度更这给高温气冷堆事故工况下减缓石墨腐蚀提供了一个思路，即在700℃以下动力学4KAexp(Ea/RT

223所示。可以看出，SNG742核级石墨具有优秀的抗氧化能力， 活化能 结

5SNG742550~700℃200.7kJ/molZhouXW.,Y.I.Zi-Long,L.U.Zhen-Ming,J.Zhang,Y.U.Su-Yuan,Graphitematerialsinpebble-bedhightemperaturegas-cooledreactors,CarbonTechnique,2012,31(6):9—13XuW,ShiL,ZhengY.Transientysisofnucleargraphiteoxidationforhightemperaturegascooledreactor.NuclearEngineering&Design,2016,306:138—144XuW,ZhengY,ShiL,etal.OxidationysesofMassiveAirIngressAccidentofHTR-PM.ScienceandTechnologyandNuclearInstallations,2016,2016(3):1—9NusseltWZ.Theprocessofcombustioninpowderedcoalfiring[J].ZVerDeutWilliamsA.Combustionandgasificationofcoal.Taylor&Francis,2000(12):NsakalaNY,Pa RL,LaoTC.CombustionandGasificationCharacteristicsofCharsfromFourCommerciallySignificantCoalsofDifferentRank,1982AshmanPJ,HaynesBS,NichollsPM,etal.In ctionsofgaseousnowithcharduringthelow-temperatureoxidationofcoalchars.ProceedingsoftheCombustionInstitute,2000,28(2):2171—2179SmithGP,GoldenDM,FrenklachM,etal.GRI-Mech3.0, AmericanSocietyforTestingandMaterials(ASTM).Standardtestmethodforairoxidationofcarbonandgraphiteinthekineticregime.WestConshohocken(PA):ASTM;2015.StandardNo.D7542-15.NuclearGraphites.MaterialsTransactions,2012,53(6):1159—1163YanR,DongY,ZhouY,etal.InvestigationofoxidationbehaviorsofnucleargraphitebeingandIG-110basedon ysis.JournalofNuclearScience&Technology,2017,54(11):1—LuW,LiXW,WuXX.NumericalSimulationoftheOxidationProcessofGraphitePorousMediaintheReactorCoreofPebbleBedHTGR.JournalofEngineeringThermophysics,2018,39(7):17—23FullerEL,OkohJM.Kineticsandmechanismsofthereactionofairwithnucleargradegraphites:110.JournalofNuclearMaterials,1997,240(3):241—KawakamiH.AirOxidationBehaviorofCarbonandGraphiteMaterialsforHTGR.Tanso,2010,124(124):26—33ContescuCI,GuldanT,WangP,etal.Theeffectofmicrostructureonair ofRadovićLR,JrPLW,JenkinsRG.ImportanceofcarbonactivesitesinthegasificationofcoalFuel,1963,62(7):849—Mo