[發明專利]具有密閉空間的熔融物試驗裝置

在審

• 申請號: 201610815272.6
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107807202A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 陳煉;裴杰;韓昆;孫財新;李濤;陳穎;田道貴;崔明濤;徐昕晨;邸智;王嘉鵬
• 申請（專利權）人: 國核華清（北京）核電技術研發中心有限公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N25/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 王慧忠

技術領域

本發明涉及熱工技術領域，具體地涉及一種具有密閉空間的熔融物試驗裝置。

背景技術

隨著大型先進壓水堆堆芯設計功率的提升，進一步提高了核電的經濟性的同時，對其安全性也提出了更高的要求。一旦發生堆芯失去冷卻的嚴重事故，燃料元件由于冷卻不足而發生熔化，形成主要成份為氧化鈾、氧化鋯和未被氧化的液態金屬的堆芯熔融物。同時由于衰變熱的存在，熔融物內部溫度可達2700℃以上，使壓力容器表面承受很高的熱負荷，當局部壁面熱流密度超過該處的臨界熱流密度時，壓力容器外表面的傳熱急劇惡化，溫度顯著上升，存在壓力容器被熔穿而放射性物質泄漏至壓力容器外部的風險。因此，堆芯熔融物的相關研究——包括熔融物與混凝土相互作用，熔融物與冷卻劑相互作用，熔融物與犧牲性材料相互作用等等，一直是嚴重事故緩解技術的重要研究方向。針對這些研究內容，實驗是不可替代的重要途徑，因為所有的理論分析或數值模擬結果都需要得到實驗數據的支撐。而熔融物制備裝置則是獲取可靠數據必須倚靠的硬件設施。

在以往熔融物的制備裝置中，根據加熱方式的不同，主要分為三類：冷坩堝感應加熱(RASPLAV-2裝置，TROI裝置)、硅鉬棒加熱(FOREVER裝置)和“鋁熱劑”化學熱(MCCI裝置)。RASPLAV-2裝置和TROI裝置采用冷坩堝感應加熱技術，其坩堝尺寸小、盛裝熔融物質量少，分別為5kg和25kg左右。此外RASPLAV-2裝置以模擬壓力容器外部熔融物與混凝土相互作用為目標，在熔融物工質中加入混凝土材料，工質溫度僅為1700℃。FOREVER裝置采用硅鉬棒加熱系統維持熔池溫度，受加熱方式的限制，其熔池溫度在1000℃左右，相比堆芯熔融物所形成的熔池溫度低很多。此外，在MCCI裝置中，利用工質自身的化學反應放熱熔化工質，隨著反應的進 行，熔融工質成分發生變化，導致不同注水時刻所形成的殼層成分及結構特性不同，直接影響了熔池向上和向側壁的傳熱過程。可見，這些熔融物制備/試驗裝置都不同程度地存在一些缺點。

特別地，由于熔融物與冷卻劑相互作用試驗可能產生大量的蒸汽，熔融物與犧牲性材料和混凝土材料相互作用時可能產生大量不可凝氣體，這要求此熔融物相互作用試驗裝置具有一定的密封及承壓能力，因此，有必要提供一種安全性和可重復性高的熔融物制備系統，用于產生溫度高、內熱源穩定的高溫熔融物池，并且該試驗裝置應當具有密閉空間以提供密封和承壓能力，以此試驗裝置為基礎開展與堆芯熔融物相關的多項試驗研究。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種具有密閉空間的熔融物試驗裝置，使得可以開展多項熔融物相關試驗研究。

本發明的目的還在于提供一種具有密閉空間的熔融物試驗裝置，使得所述熔融物試驗裝置具有一定的密封和承壓能力。

根據本發明的實施例，提出了一種具有密閉空間的熔融物試驗裝置，所述熔融物試驗裝置包括水冷套管、感應加熱線圈和水冷底盤，所述水冷套管與水冷底盤形成冷坩堝，其中在所述水冷底盤上形成包圍水冷套管的密閉空間。

根據本發明的優選實施例，所述熔融物試驗裝置還包括圍桶和上頂蓋，所述圍桶密閉地安裝在水冷底盤上，所述上頂蓋密閉地安裝在圍桶上，由此形成包圍水冷套管的密閉空間。

根據本發明的優選實施例，所述圍桶通過圍桶密封系統密閉地安裝在水冷底盤上，所述圍桶密封系統包括密封壓環、石墨盤根、密封墊片和固定螺栓，并且在所述水冷底盤的上表面上設置有凸環，其中密封墊片夾持在圍桶和水冷底盤之間，固定螺栓穿過密封壓環固定在凸環上，并且石墨盤根夾持在密封壓環和水冷底盤之間。

根據本發明的優選實施例，所述上頂蓋通過頂蓋密封系統密閉地安裝在圍桶上，所述頂蓋密封系統包括密封壓環、石墨盤根、密封墊片和固定螺栓，并且所述上頂蓋包括頂蓋支撐部，在所述頂蓋支撐部的下表面上設置有凸環，其中密封墊片夾持在圍桶和頂蓋支撐部之間，固定螺栓穿過密 封壓環固定在所述頂蓋支撐部的凸環上，并且石墨盤根夾持在密封壓環和頂蓋支撐部之間。

根據本發明的優選實施例，在水冷底盤的外周面上設置有圍堰，所述圍堰通過圍堰固定環固定在水冷底盤的外周面上。

根據本發明的優選實施例，所述上頂蓋包括爆破片、測量儀表安裝口和/或紅外測溫儀視鏡。

根據本發明的優選實施例，所述水冷套管呈圓筒形，包括多個沿圓周方向并列布置的水冷管，每一個水冷管包括在水冷管的一端相互連通的內管部和外管部，內管部套在外管部內。