作为一种严重事故的重要缓解措施,熔融物堆内滞留策略已经应用于AP1000、APR1400等堆型。然而,随着核电厂功率水平的提高,熔融物堆内滞留策略的有效性受到反应堆压力容器外壁面临界热流密度的限制。因此,强化反应堆压力容器外壁面的临界热流密度成为成功实现熔融物堆内滞留策略的首要任务。本文采用纳米流体技术针对临界热流密度的强化及特性进行了实验研究与分析,通过实验制备了 Al2O3、TiO2、Al、CNT四种水基纳米流体,利用扫描电镜和纳米粒度分析仪分别检测了纳米颗粒粒径、基液中颗粒的分散状况;采用316不锈钢钢板材质的平板加热器分别进行常压下朝向壁面的池沸腾实验研究和不同方位角工况条件下的流动沸腾实验研究。池沸腾实验中,主要研究了纳米流体的种类、浓度、表面粗糙度对临界热流密度强化的影响特性,并对强化机理进行了讨论;流动沸腾实验中,采用纳米涂层钢板,研究了不同方位角区域条件下临界热流密度的强化效果。池沸腾实验结果表明:常压下,采用同体积份额(10-3vol.%)的纳米流体(冷却剂平均温度约98.4℃),相比A1203、CNT纳米流体,TiO2纳米流体较去离子水的CHF强化效果最佳,达到60.6%;对于10-2vol.%、10-3vol.%、104vol.%的TiO2纳米流体,采用10-3vol.%的TiO2纳米流体CHF强化效果最佳;实验还研究了表面粗糙度对CHF的影响,发现当Ra为0.086～1.765μm时,对于10-3vol.%的Ti02纳米流体,CHF强化效果随Ra增加而降低,在Ra达到2.287μm时,所对应的CHF强化效果出现增加趋势。流动沸腾实验验证结果表明:当方位角在0°至50°时,采用纳米涂层钢板均具有CHF强化效果,当方位角到达79°时,采用纳米涂层时CHF反而降低。