福岛事故以后,乏燃料水池的安全性受到越来越多的重视。AP1000首次在乏燃料水池增设了喷淋冷却系统,应对超设计基准事故情况下乏池水意外排空、乏燃料组件裸露的情况,依靠喷淋水的吸热蒸发带走乏燃料组件的衰变热,维持包壳温度在安全限制内。乏燃料棒直径小、高度高,冷却效果受衰变热、喷淋流量、喷淋角度及颗粒度等诸多因素的影响。此外,喷淋冷却涉及到蒸发、相变、汽液逆流等现象,物理过程非常复杂,现阶段难以通过模拟计算得到可信的结果。因此,有必要对喷淋冷却的影响因素开展实验研究,为核电厂乏燃料水池喷淋系统的设计提供技术依据。本文建立了一套乏燃料水池喷淋冷却实验装置,并对其喷淋效果进行了研究。实验用5×5电加热棒束模拟核电厂乏燃料水池中的一组乏燃料棒,改变加热功率(现阶段仅限于低衰变功率),得到不同功率水平下维持包壳温度在300℃的最小喷淋流量。此外,改变喷嘴型号获得不同喷淋水颗粒度,探究不同喷淋颗粒度对乏燃料水池喷淋冷却效果的影响。实验结果表明,喷淋水颗粒度对于最小喷淋流量有较大影响。