[发明专利]用于金属管爆破试验的快速升温装置及快速升温方法

说明书

本发明公开了一种用于金属管爆破试验的快速升温装置及快速升温方法，快速升温装置包括：壳体，内设有容置金属管的加热腔室以及为金属管提供爆破空间的释放腔室；电极组件，穿设在加热腔室中并与金属管连接，形成一个对金属管快速加热的短路加热回路；以及加热单元，设置在壳体外周，对所述加热腔室进行慢速加热。本发明可以模拟金属管事故下的环境温度(如核反应堆内RIA事故的燃料棒温度急剧升高工况)，将金属管加热升温处在预定温度及内压下再进行快速加热升温，直至金属管发生破裂，以研究不同的金属材料在RIA事故下的性能，进而验证和选取合适的核燃料包壳材料，提升核燃料在事故下的容错能力，并增强核电厂对于严重事故工况的抵抗能力。

技术领域

本发明涉及金属管爆破试验技术领域，尤其涉及一种用于金属管爆破试验的快速升温装置及快速升温方法。

背景技术

核反应堆RIA事故(Reactivity Initiated Accident，反应性引入事故)一般由核反应性快速增加导致，具体表现为燃料棒内压及表面温度急剧升高，最终导致包壳管软化、膨胀直至爆裂。为提升新一代燃料元件对于严重事故的抵御能力，需首先在堆外利用试验装置对燃料棒样件进行模拟试验研究。

RIA模拟试验装置又可根据研究重点的不同分为快速增压装置及快速升温装置，而现有的快速升温装置种类较少，且加热能力、升温速率、容纳样件爆破性能均无法满足新型燃料的研究需求。

此外，现有的快速升温装置的快速升温以室温为基础，无法模拟真实事故发生时燃料棒包壳所处的高温环境；样件管两端均受到轴向约束，在加热爆破时影响样件的变形结果；采用感应加热方式，感应线圈固有的匝间间隙易造成样件表面温度加热不均匀；加热效果及加热效率较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可模拟事故下金属管所处环境温度的用于金属管爆破试验的快速升温装置及快速升温方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于金属管爆破试验的快速升温装置，包括：

壳体，所述壳体内设有容置金属管的加热腔室以及为金属管提供爆破空间的释放腔室；

电极组件，穿设在所述加热腔室中并与金属管连接，与金属管形成一个对金属管快速加热的短路加热回路；以及

加热单元，设置在所述壳体外周，对所述加热腔室进行慢速加热。

优选地，在所述壳体内，所述释放腔室位于所述加热腔室的上方；所述壳体的顶盖上设有连通所述释放腔室的释放孔。

优选地，所述壳体的底部设有连通所述加热腔室，用于金属管和电极组件轴向穿进所述加热腔室中的通孔。

优选地，所述壳体内设有隔热板，所述隔热板位于所述加热腔室和释放腔室之间。

优选地，所述电极组件包括两个电极，每一个所述电极上设有一用于夹持金属管的夹持件；两个所述夹持件分别夹持金属管在所述加热腔室内的上端和下端；

所述电极通过所述夹持件连接所述金属管，形成所述短路加热回路。

优选地，所述加热单元包括加热元件、炉膛以及保温层；所述炉膛设置在所述壳体的外周，所述加热元件设置在所述炉膛和壳体之间，所述保温层包覆在所述炉膛的外侧。

优选地，所述加热单元还包括包围在所述保温层外侧的炉壳。

优选地，所述快速升温装置还包括：

测温组件，分别在慢速加热和快速加热过程中对金属管进行测温。

优选地，所述测温组件包括至少一个热电偶丝以及至少一个红外测温仪；

所述热电偶丝穿过所述加热单元和壳体连接金属管的加热区；所述红外测温仪与金属管的加热区相对并设置在所述加热单元外侧。