一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置，属于核反应设备领域。它包括熔盐加热系统、高温压力表、超临界水罐和温度计；熔盐加热系统包括熔盐加热水罐和加热电极；加热电极铺设在熔盐加热水罐的罐体底部，熔盐加热水罐的罐体为绝缘体，熔盐加热水罐罐体内表面设置有绝热层，且该绝热层位于加热电极下方；超临界水罐的入水口设有螺纹，且该螺纹与机械密封螺母转动连接，且超临界水罐的上表面设有凹槽，超临界水罐的上部设有一个压力释放口，超临界水罐设置在熔盐加热水罐内，温度计穿透熔盐加热水罐置于凹槽内，高温压力表的数据输入端设置在超临界水罐内，熔盐加热水罐与超临界水罐之间充入熔盐水浴。它主要用在核反应上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核反应设备领域。
技术介绍
目前世界各地的核能发电的核反应堆约有440个，总装机容量约353千兆瓦。用作商业运行的核反应堆主要包括重水反应堆和轻水反应堆。重水反应堆是重水压水式反应堆的一种，以天然铀燃料(U-238)运作，并以重水(D20)作为冷却剂及慢化剂。轻水反应堆是以水和水汽混合物作为冷却剂和慢化剂的反应堆，是和平利用核能的一种方式。轻水也就是一般的水，与重水相比，轻水有廉价的长处，此外轻水减速效率也很高。据统计，1992年运行的413座核电站中，轻水堆核电站约占64.15%，装机容量约占80%，加上正在建设和已经生产的轻水堆核电站将占80%，装机容量将占90%。轻水反应堆有一个主冷却剂回路(一回路)，冷却水会在超过15MPa的高压下流过反应堆堆芯，并带出核裂变产生的热能，然后流入蒸汽发生器，通过热交换，在二回路产生蒸汽，以推动涡轮发电机，把热能转化为电力。在运作期间，一回路的水温会高达摄氏300°C以上，并保持15MPa以上的高压，以防轻水沸腾。轻水反应堆技术是当今最成功的应用于电力生产的商业裂变反应堆，在目前的轻水反应堆中，只有0.5%的原始核能转换成有用的热能。欧盟委员会第5框架协议计划开发新一代核反应堆，这种新型反应堆的本质目的是为了提高反应堆能量利用率，提高能量利用率必须提高冷却水的温度和压力，现有反应堆冷却水的温度在300°C左右，压力在20MPa以下，而新型反应堆采用超临界水作为冷却介质，因此这种反应堆也叫高能轻水反应堆或者超临界水反应堆。所谓超临界水是指压力大于22.1MPa，温度高于374°C。这种反应堆工作期间，水冷系统压力为大约25MPa，温度在400°C。在这种情况下，冷却系统能将更多的核能转换成热能，显著提高反应堆的能量利用效率。但是水在超临界状态下，具有极高的溶解能力和腐蚀能力，因此，这对反应堆的包覆材料提出了更高的要求。超临界水反应堆的包覆材料是限制下一代反应堆实际工作的主要因素之一，为此，目前国际上正在大力开发新型用于超临界水环境下的包覆材料。为了开发、评价和考核新型包覆材料，往往需要将包覆材料至于真正的反应堆环境中，而目前真正的超临界水反应堆还没有投入使用。因此，限制了包覆材料的开发，而包覆材料的开发受阻又阻碍了超临界水反应堆的真正投入生产。因此，目前各国都在致力于开发能产生高温、高压水的设备，并且不同类型的设备已经开发出来，但是这些设备都很难达到将水升温到400°C和20MPa以上。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有轻水反应堆核能利用率低的问题，本专利技术提供了一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置。一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置，它包括熔盐加热系统、高温压力表、超临界水罐和温度计；所述的熔盐加热系统包括熔盐加热水罐和加热电极；所述的加热电极铺设在熔盐加热水罐的罐体底部，熔盐加热水罐的罐体为绝缘体，熔盐加热水罐罐体的内表面设置有绝热层，且该绝热层位于加热电极的下方；超临界水罐的入水口设有螺纹，且该螺纹与机械密封螺母转动连接，且超临界水罐的上表面设有凹槽，超临界水罐的上部设有一个压力释放口，超临界水罐设置在熔盐加热水罐内，温度计穿透熔盐加热水罐置于凹槽内，高温压力表的数据输入端设置在超临界水罐内，熔盐加热水罐与超临界水罐之间充入熔盐水浴，所述的熔盐加热水罐的内体积为6L至15L，超临界水罐的内体积为IL至5L。所述的加热电极采用电阻丝实现，电阻丝的功率为2000W至3800W，电阻丝采用380V三相交流电作为电源。熔盐加热水罐的内体积为8L至12L。所述的熔盐加热水罐的内体积为9L，超临界水罐的内体积为4L。本技术为了提高轻水反应堆核能利用率，而需要提高水冷系统工作压力和温度、而水冷系统工作温度和压力的提高，导致对超临界水反应堆的包覆材料提出了更高的要求，为了开发、评价和考核新型包覆材料，设计开发一种能快速模拟，超临界水环境的实验设备。本技术所述的一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置使反应堆核能利用率提高了 30%以上。本专利技术带来的有益效果是，1、装置制造过程所需的材料及部件简单，购买或制作成本低廉；2、装置制作简单，操作灵活，温度和压力控制简单，升温速度快，工作温度区间为150-550°C，压力可控:当压力超过一定值，通过放出一定气体而达到降低水罐中水的压力；3、实验过程安全、模拟超临界水环境温度和压力可靠性高等特点。【附图说明】图1为本技术所述的一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装的原理示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置，它包括熔盐加热系统、高温压力表3、超临界水罐6和温度计2 ；所述的熔盐加热系统包括熔盐加热水罐I和加热电极4 ;所述的加热电极4铺设在熔盐加热水罐I的罐体底部，熔盐加热水罐I的罐体为绝缘体，熔盐加热水罐I罐体的内表面设置有绝热层，且该绝热层位于加热电极4的下方；超临界水罐6的入水口设有螺纹，且该螺纹与机械密封螺母转动连接，且超临界水罐6的上表面设有凹槽5，超临界水罐6的上部设有一个压力释放口 6-1，超临界水罐6设置在熔盐加热水罐I内，温度计2穿透熔盐加热水罐I置于凹槽5内，高温压力表3的数据输入端设置在超临界水罐6内，熔盐加热水罐I与超临界水罐6之间充入熔盐水浴，所述的熔盐加热水罐I的内体积为6L至15L，超临界水罐6的内体积为IL至5L。本实施方式中，所述的熔盐水浴采用亚硝酸钠和硝酸钾的混合物实现。所述的亚硝酸钠和硝酸钾的混合物的质量为20kg至40kg，且亚硝酸钠与硝酸钾的比例为1:1至1:5。下面通过具体例子进一步阐明本技术的实质性特点和显著进步，但本技术结构不仅仅只局限于下面的实例:实例1.本专利技术的实验装置，在预置的实验条件下运行，并且实时测量水罐内压力和温度随时间的变化。为了进一步考核本专利技术装置在高温、高压下长时间的工作性能，预置条件为:450.0°C和25.0MPa，在这个条件下保持15分钟。各种条件参数如下:电阻丝功率:2000W ;亚硝酸钠和硝酸钾混合物质量:20kg ;亚硝酸钠和硝酸钾混合物质量比:1:1 ;熔盐加热水罐I内体积6L，超临界水罐6内体积IL ;打开电源16分钟后，超临界水罐6温度升高至450和25MPa，并且在预置的15分钟内超临界水罐6温度和压力始终维持在450.0 ±2.0°C和25.0±0.5MPa，这说明本设备具有升温速度快，并且压力和温度能准确控制。实例2.本专利技术的实验装置，在预置的实验条件下运行，并且实时测量水罐内压力和温度随时间的变化。为了进一步考核本专利技术装置在高温、高压下长时间的工作性能，预置条件为:480.0°C和30.0MPa，在这个条件下保持30分钟。各种条件参数如下:电阻丝功率:2500W ;亚硝酸钠和硝酸钾混合物质量:25kg ;亚硝酸钠和硝酸钾混合物质量比:1:2当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种简单、快速模拟核反应堆内水冷系统工作环境的实验装置，其特征在于，它包括熔盐加热系统、高温压力表(3)、超临界水罐(6)和温度计(2)；所述的熔盐加热系统包括熔盐加热水罐(1)和加热电极(4)；所述的加热电极(4)铺设在熔盐加热水罐(1)的罐体底部，熔盐加热水罐(1)的罐体为绝缘体，熔盐加热水罐(1)罐体的内表面设置有绝热层，且该绝热层位于加热电极(4)的下方；超临界水罐(6)的入水口设有螺纹，且该螺纹与机械密封螺母转动连接，且超临界水罐(6)的上表面设有凹槽(5)，超临界水罐(6)的上部设有一个压力释放口(6‑1)，超临界水罐(6)设置在熔盐加热水罐(1)内，温度计(2)穿透熔盐加热水罐(1)置于凹槽(5)内，高温压力表(3)的数据输入端设置在超临界水罐(6)内，熔盐加热水罐(1)与超临界水罐(6)之间充入熔盐水浴，所述的熔盐加热水罐(1)的内体积为6L至15L，超临界水罐(6)的内体积为1L至5L。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李中原，王智，李宏祥，孙凯，
申请(专利权)人：李中原，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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