池式钠冷快堆钠池上部空间充满氩气,布置有主泵、热交换器、换料机以及多种贯穿组件。为了对快堆主容器的这些部件开展结构完整性评价,需要获得快堆顶部各个部件在各种工况下的温度场、流场分布。由于池式钠冷快堆结构尺寸较大、结构复杂,进行实验研究的成本较高。通过数值模拟获得该部分的温度分布是一个有效途径。国内外针对快堆氩气空腔的热工水力行为开展了较多的数值模拟研究。不同的研究的数值模型对快堆顶部金属层的边界条件设置存在差异,而且在考虑辐射换热模型之后,各研究得到的温度分布也存在差异,但不同研究之间温度差异产生的原因是否由该边界条件设置导致还不明确,不同辐射换热模型对金属层温度分布的影响也不明确。因此有必要对该部分的边界条件设置和数值模拟辐射换热模型开展比较性研究。本文对快堆钠池上部空间金属层边界条件和辐射换热模型进行热工水力比较性研究。首先对快堆上部空间金属层的热工水力行为进行二维数值模拟,对得到的模拟结果进行理论计算对比分析,验证其可靠性。然后对快堆钠池上部空间进行详细建模,对不同辐射模型下快堆氩气空腔的热工水力行为开展比较性研究。最后本文还探索一种虚拟保温层建模方式。对上述模型采用不同金属发射率进行对比计算,评估了虚拟保温层建模计算的可行性,并分析了复杂建模简化过程中采用虚拟壁厚建模计算得出的温度分布结果产生差异的原因。结果显示:二维数值模拟实体建模金属层结果与研究理论计算结果完全一致。与虚拟保温层结构建模金属层温度分布在无辐射条件下相一致,无辐射换热模型计算结果温度分布明显低于开启辐射换热模型后所有计算结果的温度。三维数值模拟中:采用Rosseland模型金属层平均温度为500℃,P1模型金属层温度为320℃,DO模型计算得到的金属层温度分布在350到396℃之间。DO辐射模型的整体温度分布云图以及相应的温度监测曲线数据与理论计算结果相一致。对虚拟保温层壁厚建模方式进行相应的计算,发现虚拟保温层建模与实体保温层建模在设置金属层发射率为0条件下温度分布一致,在设置金属层发射率不为0条件下虚拟保温层建模的金属层平均温度高于实体保温层下的金属层温度20℃左右。不同辐射模型三维数值模拟结果与二维数值模拟温度分布规律一致。数据表明虚拟保温层建模不参与辐射换热,数值研究采用实体结构建模得到的结果更可靠。以上结论为工程设计提供了一定参考。