[发明专利]一种牺牲混凝土熔蚀速率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及核物理领域，特别涉及一种牺牲混凝土熔蚀速率测量方法。

背景技术

根据我国发展低碳经济的需要和实施可持续发展的要求，降低火电在能源结构中所占比例，大力发展核电，是我国电力未来的发展方向。牺牲混凝土是欧洲压水反应堆（EPR）的重要组成部分，该种反应堆是世界第三代核电技术的代表，该技术的一个重大革新之处在于通过牺牲混凝土的作用，使核电站在严重核事故中对公共与环境安全性更高。当严重核事故发生时，牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用，氧化堆芯熔融物的高放射性成分，降低堆芯熔融物的温度及减少安全壳内部压力的增加，防止反应堆堆芯熔融物穿透底板而造成严重的核污染。

牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用过程中，将发生高温熔蚀行为。牺牲混凝土在轴向、径向的熔蚀速率，关乎到核电站的安全。牺牲混凝土熔蚀速率是构建严重核电事故情况下牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用模型的重要输入参数，对于设计合理的牺牲混凝土层厚度保证反应堆底板不被融穿，具有指导意义；对于预防核灾难的发生，具有明显工程应用性。为了构建严重核电事故情况下牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用模型、预防核灾难发生和合理设计牺牲混凝土层厚度，就有必要研究牺牲混凝土熔蚀速率。然而，目前国外文献中披露的牺牲混凝土熔蚀速率测量方法所需设备复杂，成本高，测量数据少，精度低，而国内还没有文献披露涉及牺牲混凝土熔蚀速率的测量方法。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种设备简单、成本低、测量数据多、精度高的牺牲混凝土熔蚀速率的测量方法。

技术方案：本发明提供的一种牺牲混凝土熔蚀速率测量方法，包括以下步骤：

（1）牺牲混凝土试件的制作，所述牺牲混凝土试件包括底座（21）和圆环柱（22）；在试件底座（21）的中轴线上自上而下插入4个K型热电偶，依次编号为热电偶1至热电偶4；在试件圆环柱（22）的中部水平截面上，左侧壁和右侧壁内分别插入4个K型热电偶，相对设置，其中，左侧壁内的热电偶从内圆向外圆依次编号为热电偶5至热电偶8，右侧壁内的热电偶从内圆向外圆依次编号为热电偶9至热电偶12；对牺牲混凝土试件标准养护；

（2）将各热电偶与多通道温度测量仪连接；

（3）将熔融不锈钢注入到牺牲混凝土试件中，同时打开多通道温度测量仪；用秒表记录各个编号的热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示表明牺牲混凝土已经熔蚀到该热电偶所在位置；记录各个编号的热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，依次为：、、、、、、、、、、、；

（4）根据各热电偶在牺牲混凝土中的位置及各热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，计算得到：

牺牲混凝土在轴向的平均熔蚀速率为 mm/s ；

径向平均熔蚀速率为 mm/s。

步骤（1）中，所述牺牲混凝土试件的高度H为600～800 mm、内径d为300～500 mm、外径D为600～800 mm、底厚150～250 mm。

步骤（1）中，相邻热电偶之间间隔距离为10～30 mm，优选20 mm；最顶部的热电偶1距底座（21）的上底面距离为30～50 mm，优选40 mm，热电偶5和热电偶9距圆环柱（22）的内表面距离为30～50 mm，优选40 mm。

步骤（1）中，标准养护条件为温度20±2℃，湿度95%以上，养护时间为28天。

有益效果：本发明提供的牺牲混凝土熔蚀速率的测量方法，测量仪器常规，操作简单方便，成本低廉，能够同时测量牺牲混凝土轴向、径向的熔蚀速率，测量数据多，测量精度高。该发明为构建严重核电事故情况下牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用模型提供输入参数，为设计合理的牺牲混凝土层厚度提供理论基础，具有广泛的工程应用前景和科研价值。

具体而言，本发明使用的仪器设备简单，主要仪器设备为K型热电偶和多通道温度测量仪，二者均为工程科研中常用仪器设备；K型热电偶可以测量0～1300℃的介质的温度，是目前用量最大的廉价热电偶，具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点；多通道温度测量仪可以同时实时记录多个测点温度，具有直观清晰，测温精度高，稳定性好，功耗低，响应速度快，灵敏度高，抗干扰性强等优点；数据采集与处理方法简单，可以用多通道温度测量仪实时测量各个热电偶温度值，跟秒表配合使用记录各个编号的热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，然后将各个时刻数值代入公式即可。