铅基反应堆有其独有的优势。首先,可以应用于缓解核废料的问题,通过嬗变技术,提高和燃料利用率,降低废料污染;同时,也可以满足小型堆模块化的要求。工程中的流动换热多以湍流为主,其强烈掺混作用,有利于增强换热效果。湍流是一种极其复杂的流动,而铅铋合金又是一种很特殊的介质,作为液态金属的一种,它具有很小的普朗特数,较大的比热容,同时熔点较低。研究铅铋合金的湍流换热对保障核电安全具有价值与意义。首先根据铅铋合金的物性数据,编制了铅铋合金的物性公式与准则数程序计算文件。通过对比与计算,选定了适用于液态金属的计算模型,并与公开实验数据对比,优化了模型。根据堆芯的结构与参数,建立堆芯整体通道、内通道、边通道与角通道的网格文件。在数值计算方面,将网格文件、物性程序文件及优化模型在Fluent中进行计算,得到了堆芯的温度场速度场,正常工况下出口平均温度为587K。得到了铅铋合金随轴向位置的换热情况,也得到了各通道内铅铋合金的换热情况。正常工况下内通道、边通道、角通道的面平均温度分别为610K、574K和568K。通过改变工况条件,得到了入口流速、入口温度和功率对换热情况的影响。其中流速增大时换热减弱;入口温度上升时换热增强;功率上升换热增强。这与灰色关联度程序的计算结果相一致。关联度程序计算还得到,在所选范围内,功率影响>入口温度影响>入口流速影响。自然循环中高度差、温差、管径均为正相关关系,高度差影响>温差影响>管径影响。在机理分析方面,铅铋合金由于普朗特数很小,换热过程中分子热传导所占比重较大。铅铋合金在受热过程中,流体的密度变化较小,表现出的热阻力与热扰流效应均较小,所以自然循环能力会弱于常规流体。