【技术实现步骤摘要】
一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置及方法
本专利技术属于压水堆核电厂的严重事故缓解措施领域,特别是涉及采用堆内熔融物滞留措施
技术介绍
熔融物堆内滞留措施(IVR)是目前最有前景、最重要的反应堆严重事故缓解策略之一。该措施通过平衡压力容器内熔融物对壁面的热流密度和压力容器外的临界热流密度(CHF),来保证压力容器在事故下的完整性。如果IVR策略能够成功实施,则熔融物无法对安全壳底部构成挑战,从而防止了事故下裂变产物的大量释放,有利于公众和环境的安全。IVR策略的开发及应用涉及到大量的基础性研究,其中需要对熔融的氧化物(以二氧化铀、二氧化锆为主)和金属(锆金属、铁金属)之间的相互反应过程开展研究,以确定严重事故条件后下沉至压力容器内下封头的熔融物状态。该基础研究是保证IVR策略成功并进一步提高IVR策略有效性的关键技术之一。不同的熔融物状态会对压力容器壁面施加不同的热负荷条件。如果局部的热负荷过大,超过了当地所能承受的上限,即热流密度大于外壁面的临界热流密度(CHF)值,则可能导致IVR策略失效。熔融氧化物和金属相互反应一般采用试验方法开展研究,需要满足如下条件:1)保证物质处于熔化状态:金属物~1800K、氧化物~3000K;2)试验工质必须有较高的纯度,没有杂质污染试验工质;3)实现分区加热:氧化物内有加热源、金属通过接触式加热实现熔化。由于熔融氧化物和金属的熔点均较高,采用传统的加热方式,如电加热,将导致加热设备受损,承载熔融物的容器本体发生熔化,污染试验工质。采用先进的非接触式加热 ...
【技术保护点】
1.一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置,其特征在于包括设置于外罩内的水冷坩埚、加热系统的绕坩埚线圈组、辅助系统和设置于外罩外的加热系统高频电源、测量系统、气氛控制系统;/n所述水冷坩埚为高温熔融物承载容器,所述水冷坩埚由冷却水管形成侧壁,所述水冷坩埚由冷却盘为底部;/n所述加热系统包括高频电源和绕坩埚线圈组;所述高频电源产生的高频率电流穿过所述绕坩埚线圈组,在所述绕坩埚线圈组周围形成高频磁场;/n所述测量系统用于对试验介质表面温度的测量和监测;/n所述辅助系统包括电磁感应屏蔽板、升降装置、二次投料盒和捣料装置;所述电磁感应屏蔽板位于所述绕坩埚线圈组的顶部,由能够吸收高频电磁能的材料组成;所述升降装置用于调整熔融后试验介质液面与所述电磁感应屏蔽板之间的位置,控制加热区域;所述二次投料盒用于提供参与反应的试验介质;所述捣料装置可对试验介质加热过程中喷溅凝固在壁面上的物质捣碎,使其重新回到加热区;/n所述气氛控制系统控制通过真空泵抽气和惰性气罐排气实现对装置内氧气分压的控制。/n
【技术特征摘要】
1.一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置,其特征在于包括设置于外罩内的水冷坩埚、加热系统的绕坩埚线圈组、辅助系统和设置于外罩外的加热系统高频电源、测量系统、气氛控制系统;
所述水冷坩埚为高温熔融物承载容器,所述水冷坩埚由冷却水管形成侧壁,所述水冷坩埚由冷却盘为底部;
所述加热系统包括高频电源和绕坩埚线圈组;所述高频电源产生的高频率电流穿过所述绕坩埚线圈组,在所述绕坩埚线圈组周围形成高频磁场;
所述测量系统用于对试验介质表面温度的测量和监测;
所述辅助系统包括电磁感应屏蔽板、升降装置、二次投料盒和捣料装置;所述电磁感应屏蔽板位于所述绕坩埚线圈组的顶部,由能够吸收高频电磁能的材料组成;所述升降装置用于调整熔融后试验介质液面与所述电磁感应屏蔽板之间的位置,控制加热区域;所述二次投料盒用于提供参与反应的试验介质;所述捣料装置可对试验介质加热过程中喷溅凝固在壁面上的物质捣碎,使其重新回到加热区;
所述气氛控制系统控制通过真空泵抽气和惰性气罐排气实现对装置内氧气分压的控制。
2.如权利要求1所述的一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置,其特征在于,所述冷却水管之间留有细缝,所述细缝采用二氧化铀粉末或者二氧化锆粉末或两者的混合物填充。
3.如权利要求1所述的一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置,其特征在于,所述测量系统由红外测温仪通过设置在外罩顶部的耐高温观察窗对装置进行测量。
4.一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验方法,其特征在于包括如权利要求1所述一种模拟高温下熔融物瞬态反应的试验装置;
水冷坩埚的制备:取适量二氧化锆或二氧化铀粉末均匀混合后,敷在所述水冷坩埚的所述冷却水管表面...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾培文,曹克美,王佳赟,曹臻,张梦威,
申请(专利权)人:上海核工程研究设计院有限公司,
类型:发明
国别省市:上海;31
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