[发明专利]模拟核反应堆失水事故后包壳骤冷破裂实验装置及方法

摘要

本发明公开了一种模拟核反应堆失水事故后包壳骤冷破裂实验装置及方法，该实验装置包含骤冷水箱、进水口、燃料棒包壳管试件、温度控制系统、高频信号发生器、悬挂升降装置、可视化窗口、电磁线圈、红外测温仪、质谱仪等，实验的配套设备有安全阀门、通气管道、水蒸气过滤系统、泵、及数据测量采集系统；实验的最高运行温度可达1600℃，能够悬挂升降系统模拟堆芯失水后锆合金包壳的再淹没过程，揭示包壳骤冷破裂失效机理；实验过程效率高；石英骤冷圆管内部构件可以方便地加装拆卸，以便进行多次骤冷实验。石英骤冷圆管上设有可视化窗、安全阀、高温报警器等多重安全装置，并且采用电磁加热，安全性能高。

主权项

1.一种模拟核反应堆失水事故后包壳骤冷破裂实验装置，其特征在于：氩气储气罐(1)与氧气储气罐(2)通过过滤器(3)一同连接至石英骤冷圆管(4)的底部进气口，氩气和氧气充满石英骤冷圆管(4)，以上共同组成了实验装置的气体充排模块；石英骤冷圆管(4)上设有可视化窗，中下部装有具有保温作用的骤冷水箱(5)，骤冷水箱(5)中安装有温度计用于检测水温，骤冷水箱(5)上部设置有安全阀门(6)，在实验开始时能够隔离骤冷水箱(5)中蒸发的水蒸气，避免对实验的影响；石英骤冷圆管(4)上半部分外表面设置有用于加热包壳试件(8)的电磁加热线圈(7)，并连接至高频信号发生器(12)控制包壳试件(8)的温度；包壳试件(8)位于石英骤冷圆管(4)内上部，由悬吊升降系统(9)固定，悬吊升降系统(9)配有悬挂升降系统驱动装置(13)，能够调整包壳试件(8)的高度；包壳试件(8)外表面贴有多个热电偶，热电偶连接至数据采集系统(11)，同时配套有红外测温探头(10)，以保证对包壳试件(8)温度检测的准确性与温度反馈的实时性；以上共同组成了实验装置的实验段模块；包壳试件(8)通过冷却水进行骤冷，冷却水在实验开始前储存在加热水箱(21)中，加热水箱(21)通过过滤器(20)与水泵(19)连接石英骤冷圆管(4)并连通骤冷水箱(5)，当冷却水加热到预定温度后，冷却水通过过滤器(20)与水泵(19)从石英骤冷圆管(4)底部进入骤冷水箱(5)；石英骤冷圆管(4)顶部设置有出气口，出气口连通气体冷凝器(14)以及水蒸气过滤器(15)，水蒸气过滤器(15)后通过管道连接有分析实验后混合气体的原子质谱仪(16)和捕获冷凝水蒸气的捕获水箱(18)；捕获水箱(18)的的冷凝水出口连通加热水箱(21)，冷凝水通过管道流入加热水箱(21)，完成实验冷却水的循环使用；以上组成了实验装置的冷却水循环模块与气体采集模块；实验装置还配套有摄影测量系统(17)，记录整个实验过程。