[发明专利]一种熔融物硬壳厚度和增长率的测量实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及核电厂严重事故下封头熔融池换热特性研究技术领域，具体涉及一种熔融物硬壳厚度和增长率的测量实验装置及方法。

背景技术

当核电厂压水堆发生严重事故时，如果堆芯不能被有效冷却，就会发生堆芯熔化，高温的堆芯熔融物可能会掉入压力容器下封头，在压力容器下封头内形成熔融池结构；在堆芯熔融物衰变热的作用下，高温熔融池向压力容器下封头壁面传递热量，导致压力容器下封头壁面温度升高，严重威胁压力容器的完整性；如果通过压力容器下封头壁面不能有效地将熔融池内的衰变热导出，则下封头壁面温度会不断升高，压力容器下封头可能会发生高温蠕变失效或直接熔穿失效，使大量高温堆芯熔融物进入安全壳，最终可能导致大量放射性物质被释放到大气环境，造成严重的核泄漏事故；

熔融池瞬态换热特性特征和稳态条件下熔融池换热特性是压力容器下封头内熔融池换热特性研究的核心问题；压水堆严重事故过程中堆芯熔融物进入压力容器下风头形成熔融池结构，在压力容器外部冷却的条件下，高温熔融物会发生凝固，在液态熔融物与压力容器壁面之间形成一层熔融物硬壳，熔融物硬壳的存在对熔融池换热有着重要的影响；当熔融池传递给压力容器壁面的热量与通过压力容器壁面导出的热量相等时，熔融池达到稳态，熔融物硬壳的厚度将不再变化，熔融池达到稳态前的瞬态换热特性对熔融物硬壳的厚度有着重要影响，同时也对稳态时熔融池的换热特性有着重要的影响；

目前以开展的实验研究几乎都是稳态实验，主要研究长期冷却条件下熔融池的换热特性，且大部分实验选用的工质和实验条件不能反应熔融物凝固相变过程对熔融池换热特性的影响，对于熔融池形成后达到稳态前的瞬态换热过程及熔融物凝固相变特性的研究很少；

压力容器下封头内熔融物凝固相变过程会导致固液相界面熔融物成分的扩散，使固液相界面的温度发生变化，这将直接影响熔融池对压力容器壁面的传热，从而对熔融池施加到压力容器壁面的热负荷及壁面热流密度的分布特性有重要的影响；所以，压力容器下封头内熔融物凝固相变动态特性的研究对于IVR策略的有效实施具有重要的科学意义。

发明内容

本发明的目的使克服现有技术的不足，提供一种熔融物硬壳厚度增长率的测量实验装置及方法，能够测量不同位置处的熔融物硬壳厚度及硬壳增长率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种熔融物硬壳厚度和增长率的测量实验装置，所述测量装置是基于ACP1000反应堆压力容器下封头1:1比例的1/4圆二维切片结构实验台架设计的，包括热电偶接线盒1，设置在热电偶接线盒1上的多个热电偶测点3，用于固定热电偶测点3的热电偶套管2；所述热电偶接线盒1包括热电偶接线盒盒体103，设置在热电偶接线盒盒体103顶部的可拆卸的盒盖101、侧方的热电偶延长线接线引出口102、底部的热电偶测点引出口104，设置在热电偶接线盒盒体103内用于供给热电偶测点3的正负极接线使用的电子板通道105。

所述热电偶接线盒1内的电子板通道提供了24个通道，分别对应12个热电偶测点3的正负极。

所述热电偶测点3为12个长度各不相同的铠装热电偶。

所述热电偶测点3，热电偶排布遵循一定的规律，从5mm到60mm，每次以5mm增加，分别按照第一热电偶测点301到第二热电偶测点302顺次一一对应。

所述热电偶套管2为一个圆筒型金属管，用于固定多个热电偶测量端，长度视实验需要设定。

所述热电偶套管2和热电偶的固定方法采用点焊方式进行，热电偶方向沿着圆筒轴线。

所述热电偶测点3的各热电偶之间设置预设的间隔，避免测点之间的影响。

所述一种熔融物硬壳厚度和增长率的测量实验装置的测量实验方法，测量时，热点偶接线盒1位于测量端外侧，热电偶测点3插入熔融池内近壁面处，热电偶套管2与圆弧冷却通道接触位置焊接密封固定，在实验过程中，熔融物硬壳在不断长成，这通过测点的温度可以得到，所测实验中，混合物的凝固温度点为220℃，当热电偶测点3的温度显示为220℃时，即表示硬壳已增长到显示为220℃的测点位置。覆盖到热电偶测点3之后，该热电偶测点3所采集到的温度会发生变化，记录每个热电偶测点3采集到的温度达到220℃的时刻，将其作为横坐标，测点位置作为纵坐标绘图，直线的斜率即作为熔融物硬壳厚度的增长率。

和现有技术相比较，本发明具有如下优点：