[發明專利]一種密閉回路式液態重金屬機械泵性能測試裝置

有效

• 申請號: 201410318281.5
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104047870A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 陳劉利;高勝;黃群英
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明涉及液態重金屬機械泵性能測試的技術領域，具體涉及一種密閉回路式液態重金屬機械泵性能測試裝置，其用于密閉回路式液態重金屬機械泵水力性能測試與過流部件結構設計研究裝置。

背景技術

隨著中國經濟的持續發展，對能源的需求日益增加，能源緊缺問題日益突出，為應對和解決能源問題，核裂變能作為緩和世界能源危機的一種有效措施已經備受人們關注。但發展裂變能也給人類帶來的核廢料一旦泄漏將會對地球環境產生難以估量的危害。

以液態重金屬作為冷卻劑的加速器驅動嬗變系統(Accelerator?Driven?subcritical?System,ADS)利用中子與高放核廢料發生嬗變反應來處理核廢料，有望解決人類發展核裂變帶來的高放核廢料處理難題。ADS液態重金屬冷卻反應堆在發展過程中急需解決的問題之一是高溫液態金屬合金與結構材料的相容性問題、熱工水力問題。液態金屬機械泵作為液態重金屬回路技術預研平臺的驅動裝置，泵結構材料與液態重金屬介質的相容性問題，尤其是鉛鉍合金對機械泵過流部件的腐蝕問題，直接決定機械泵服役壽命，影響平臺系統的安全性與穩定性，而機械泵水力性能和水力效率也將直接決定著實驗工況能否得以實現。進一步，作為應用在未來鉛鉍冷卻反應堆回路系統中的液態重金屬核主泵，其過流部件在介質中的腐蝕特性不僅決定著反應堆冷卻回路的循環能力，還決定著反應堆長期運行的穩定性，最終也將決定著整個反應堆安全性。

關于液態重金屬機械泵水力性能測試及過流部件結構材料選材的研究很少，目前，國內還沒有開展針對液態重金屬機械泵的研究和測試平臺。液態重金屬機械泵較普通機械泵運行環境苛刻，常規的研究手段是通過水試驗性能測試數據衡量機械泵在重金屬介質下的工作性能，沒有直接用于測試機械泵水力性能的實驗與研究平臺，通常做法是利用水介質性能測試結果，根據重金屬與水介質特性參比因子修正并推導出泵在實際介質下的水力特性理論值作為參考。國內外在重金屬機械泵過流部件結構設計和選材方面還沒有統一的技術參數和選擇標準，不能簡單的將常規泵的技術標準用作液態重金屬泵性能的衡量指標。國際上僅有少數國家針對未來液態重金屬金屬冷卻反應堆核主泵過流部件結構選材和水力設計進行研究，意大利ENEA研究人員將一種陶瓷材料(Ti3SiC2)置入低流速(1m/s)的高溫液態鉛回路裝置中開展這種材料的抗蝕性、鉛鉍滲透性和材料溶解性，結果表面這種材料可以作為鉛冷快堆核主泵葉輪的候選結構材料，并指出為更準確的掌握Ti3SiC2的侵蝕行為特性以便拓展和發揮該材料的應用功能，非常有必要進一步在高流速鉛介質流場中開展腐蝕實驗與水力結構設計優化等方面的研究。

因此，為了開展上述問題研究，本發明設計了一套綜合的性能測試與實驗研究平臺。開展液態重金屬機械泵的研究除了能夠應用到化工行業外，更重要的是為將來液態金屬反應堆上的核主泵研制和應用奠定基礎，所以需要在真實介質中開展相關測試和研究，為液態重金屬機械泵在先進核能領域中研制提供重要的技術支持和實驗數據。

發明內容

本發明設計了一種密閉回路式液態重金屬機械泵性能測試裝置，根據需求可開展泵在液態重金屬流體介質下的水力性能測試、結構設計優化、結構材料選擇；根據實驗目的需求，可在不同實驗段上針對機械泵開展各種關鍵技術的研究。