[發(fā)明專利]研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010634200.8
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111785401B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李根;李玉鵬;高金辰;嚴(yán)俊杰;陳偉雄;王進(jìn)仕
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置，其特征在于：所述實(shí)驗裝置能夠?qū)朔磻?yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層行為的研究提供實(shí)驗數(shù)據(jù)，在熔融物分層過程中對三元鹽模擬的金屬層進(jìn)行了電磁屏蔽，僅對錫模擬的熔融物氧化層進(jìn)行了電磁感應(yīng)加熱；所述實(shí)驗裝置包括壓力容器(4)，設(shè)置在壓力容器(4)內(nèi)底部并置于坩堝架(3)上的分層裝置(2)，設(shè)置在壓力容器(4)內(nèi)并位于分層裝置(2)上部的置于坩堝架(3)上的熔融物制備裝置(1)，位于熔融物制備裝置(1)上部的熔融物釋放裝置(5)；

所述熔融物制備裝置(1)包括用于提供高溫環(huán)境的石墨坩堝(101)，置于石墨坩堝(101)內(nèi)的耐高溫、防止工質(zhì)被污染的熔融物制備氧化鎂坩堝(102)，環(huán)繞在石墨坩堝(101)周圍的對工質(zhì)進(jìn)行加熱的感應(yīng)線圈(103)，設(shè)置在石墨坩堝(101)底部連通熔融物制備氧化鎂坩堝(102)內(nèi)腔室并伸入分層裝置(2)中用于引流的導(dǎo)流桿(104)，設(shè)置在熔融物制備氧化鎂坩堝(102)頂部的坩堝蓋(105)，頂部連接熔融物釋放裝置(5)、底部穿過坩堝蓋(105)并置于熔融物制備氧化鎂坩堝(102)內(nèi)用于堵塞熔融物的坩堝塞子(106)；

所述分層裝置(2)包括分層氧化鎂坩堝(201)，置于分層氧化鎂坩堝(201)外側(cè)上半段用于屏蔽對三元鹽模擬的金屬層加熱的電磁屏蔽裝置(202)，為分層氧化鎂坩堝(201)整體提供加熱的感應(yīng)線圈(203)；

所述熔融物制備裝置(1)中的熔融物是通過提升與熔融物釋放裝置(5)連接的坩堝塞子(106)，使之沿著導(dǎo)流桿(104)釋放至分層裝置(2)的。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置，其特征在于：所述熔融物制備裝置(1)中坩堝蓋(105)留有小孔能夠通過熱電偶測量熔融物溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置，其特征在于：所述熔融物制備裝置(1)中坩堝塞子(106)上部通過內(nèi)螺紋與熔融物釋放裝置(5)連接，下部為錐形，熔融物制備氧化鎂坩堝(102)底部開有與坩堝塞子(106)下部錐形形狀相適配的錐形孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置，其特征在于：所述坩堝架(3)分為上下兩層，用來支撐與連接熔融物制備裝置(1)和分層裝置(2)，用六角螺母固定在壓力容器(4)下方的支架上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置，其特征在于：所述石墨坩堝(101)與熔融物制備氧化鎂坩堝(102)之間留有5mm的縫隙，且熔融物制備氧化鎂坩堝(102)比石墨坩堝(101)高2cm，以方便氧化鎂坩堝(102)的取出與放入。

6.權(quán)利要求1至5任一項所述的研究核反應(yīng)堆嚴(yán)重事故下熔融物分層現(xiàn)象的實(shí)驗裝置的實(shí)驗方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：首先將切割好的錫塊進(jìn)行稱重并填入熔融物制備裝置(1)內(nèi)的熔融物制備氧化鎂坩堝(102)中；在熔融物制備氧化鎂坩堝(102)中填充錫塊前放下坩堝塞子(106)，填充完畢后將坩堝塞子(106)與上部的熔融物釋放裝置(5)連接；開始對錫進(jìn)行感應(yīng)加熱，采用熱電偶測量錫熔融物的溫度，將錫加熱到設(shè)定溫度；然后利用熔融物釋放裝置(5)將坩堝塞子(106)提起，熔融的錫在重力的作用下沿著導(dǎo)流桿(104)注入至分層裝置(2)內(nèi)的分層氧化鎂坩堝(201)中且注入的量剛好到達(dá)電磁屏蔽裝置(202)之下；接著對注入到分層氧化鎂坩堝(201)中的熔融錫進(jìn)行感應(yīng)加熱，使錫熔體溫度維持在注入時的設(shè)定溫度；

步驟2：將坩堝塞子(106)放下，將三元鹽粉末填充至熔融物制備氧化鎂坩堝(102)中，由熔融物制備氧化鎂坩堝(102)之外的石墨坩堝(101)提供高溫環(huán)境來實(shí)現(xiàn)對三元鹽粉末的加熱；然后把坩堝塞子(106)與熔融物釋放裝置(5)連接；感應(yīng)加熱三元鹽粉末至熔融狀態(tài)且達(dá)到預(yù)設(shè)溫度之后，利用熔融物釋放裝置(5)將坩堝塞子(106)提起，使熔融的三元鹽也注入至分層裝置(2)內(nèi)的分層氧化鎂坩堝(201)中且注入的量位于分層氧化鎂坩堝(201)外部設(shè)置有電磁屏蔽裝置(202)的上半段，并開啟分層氧化鎂坩堝(201)上半段的電磁屏蔽裝置(202)；通過加熱熔融物至不同溫度或維持不同時間，至冷卻后取出分層氧化鎂坩堝(201)觀察熔融物的分層形態(tài)，從而獲得不同溫度條件和不同事故時間下熔融物的分層形態(tài)規(guī)律。