液态锂铅合金鼓泡器的气泡行为数值模拟

液态金属包层的氚燃料循环是实现聚变堆、聚变-裂变混合堆正常运行的核心技术之一。氚燃料循环系统由氚净化、氚提取、氚储存、氚测量、氦/水冷却、氚回收等子系统构成，而液态金属鼓泡器位于包层主回路与氚提取系统之间，具有氚在线监测与氚去除的重要功能，是不可缺少的关键部件。由于氢同位素在液态锂铅中的极低溶解度和液态合金的高温、活泼、物理等特性，鼓泡器的研制十分困难。为完成液态锂铅合金鼓泡器（LLLB）的设计与建造，采用流体力学方法建立了描述气泡直径与粒度分布、气含率特征等动力学行为的代数模型。数值模拟结果表明，床层气含率和稳定气泡粒度分布均不受喷嘴孔径的影响；低气速下气泡破碎远快于气泡的聚并，绝大部分初始气泡直径大于最大稳定直径，其破碎后的直径取决于最大稳定气泡直径的大小；气泡比表面积和传质表面积增大的主要因素是气泡直径分布的变化。