铅铋合金(LBE)是第4代核反应堆冷却剂的候选材料,同时还是加速器驱动次临界系统的散裂靶材料。但是高温铅铋合金对结构材料具有强烈的腐蚀性,这就限制了铅铋合金的应用。研究发现,可以通过动态控制液态铅铋合金中的氧浓度,以此来促进结构材料表面氧化膜的生成和维持,延长结构材料的使用寿命。目前,控制液态铅铋合金中氧浓度的方法主要有两种,一种是气态氧控技术,另一种是固态氧控技术。国内外的研究大多是围绕气态氧控技术展开的,气态氧控技术中同时存在氧源与氢源,使得升高与降低氧浓度可以动态实现,但是气态氧控技术具有响应速率慢以及氧浓度波动幅度大等特点,而固态氧控技术可以在一定程度上改善这种情况,使得固态氧控技术逐渐获得重视。目前国内外现有的铅铋合金固态氧控系统全部都是固态补氧剂和气态除氧剂相配合,这就造成在升高氧浓度过程中效果较好,而在降低氧浓度的过程中效果不佳,这对于需要动态调整氧浓度的铅铋合金系统来说存在不足,因此,积极探索同时使用固态氧源和固态氢源的固态氧控技术,对推动先进快堆发展有重要作用。首先,在广泛的调研前提下,选出目标固态氢源—氢化锂,围绕氢化锂展开工作,研究其在铅铋合金中的化学反应热力学情况以及动力学情况,同时研究其在铅铋合金中的机械性能,包括抗冲蚀等;其次,在此基础上,设计一套旁路系统装置,包括固态氢化锂化学反应装置和净化装置,在此基础上通过CFD模拟计算不同工况下除氧系统的热力学特性和反应后的产物的分布,以及对固态氢源的影响等,说明了氢化锂作为氢源应用在铅铋合金系统中的可行性。最后,利用CFD数值计算的方法,对反应后的固态产物和气态产物的运动规律和特性进行分析,获得如下结论:(1)固态氢化锂与液态铅铋合金中的氧发生化学反应,能够很好的起到降低氧浓度的作用,且多层排布方式效果更好。(2)反应后的固态产物分布范围相对集中,主要分布在靠近轴线的位置,且会对固态氢源和除氧装置管道造成冲蚀,流速、管径等对冲蚀速率影响较大。(3)气态产物在除氧装置中会发生聚并破碎现象,但是这种现象发生较快,最终的运动状态较为稳定,且与气泡种类无关;小粒径的气泡会分布在管壁处;气泡的运动会提升铅铋合金的流速,但是效果不明显。本论文针对目前固态氧控技术的研究普遍使用固态补氧剂和气态除氧剂这一现象,提出固态除氧辅助旁路系统的技术思路,采用氢化锂作为除氧剂即固态氢源参与动态调节铅铋合金中氧浓度,并通过CFD模拟分析除氧系统的热工水力学特性。基于氢化锂展开固态氧控技术研究,为完善铅铋合金固态氧控技术提供新思路和参考。