超临界水堆(SCWR)是国际上选用的四代堆型六种中的唯一水堆,目前的超临界锅炉及超超临界锅炉的技术已十分成熟。同时,自然循环是超临界水堆非能动安全系统中的一个重要部分,由于多方面原因,管道中会有大量的腐蚀性颗粒,堆积在管道壁面而影响传热效率,对反应堆的安全稳定运行有极大的安全隐患。由于各颗粒物生成原理与环境不同,造成其类型大不相同,因此研究超临界水中不同类型颗粒物沉积运动对于各类电站设备的正常安全运行具有重要意义。完成搭建超临界水中细颗粒物运动沉积实验台架系统,在解决接口密封性、可靠性的基础上,保证流体在达到超临界状态后系统仍可正常稳定运行。并且台架设置有可视窗,用可视化的方式观测流体及颗粒物的运动情况,成功解决了可视窗易泄漏、可视材料无法承受超高温高压等难点问题。基于非能动自然循环原理,实验回路设置了预热段与加热段两段加热以保证流体达超临界状态,并采用冷却段冷却,确保回路能产生密度差作为驱动力循环流动。实验过程中,工作压力最高达到27.5MPa;系统流量最高达到6.5kg/h;流体温度最高达到680K,流体达超临界状态。以搭建的实验台架为基础,利用ICEM CFD对超临界水自然循环回路进行了全回路建模及网格划分,利用CFX计算研究了颗粒物浓度、粒径、密度对颗粒物运动沉积的影响。实验及分析结果验证了模拟计算的合理性。利用灰色关联度分析法自编SWGRA程序,对于管道中颗粒物沉积率的影响因素的重要性进行研究,定量分析超临界水中颗粒物类型对颗粒物沉积运动的影响情况。研究得到颗粒物运动沉积规律:实验中颗粒物沉积现象明显,有少量颗粒物沉积在竖直段壁面,有大量颗粒物沉积在弯管底部;流体流速随颗粒物浓度增大、颗粒物粒径减小、颗粒物密度减小而增大;颗粒物沉积率随颗粒物浓度增大、颗粒物粒径增大、颗粒物密度减小而增大;对颗粒物沉积的影响程度大小为:粒径>初始浓度>密度;颗粒物初始浓度增大,受到摩擦力增大,使得颗粒物不易在沉积后被流体脱除,导致沉积率更高;大粒径颗粒物在水平方向的加速度更小,颗粒物跟随性更低,导致沉积率更高;大密度颗粒物对流体的跟随性降低,更多的沉积在水平管道;与较低压力、温度的流体相比,超临界水中有更高的压力、温度,导致流体所受热泳力与湍流力更大,从而造成了更明显的沉积现象。