[发明专利]水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及水与熔融金属相互作用实验并对实验过程进行同步观测技术领域，具体是一种水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置。

背景技术

高温难挥发性熔融物与低温易挥发性冷却剂相互作用产生爆炸破坏的现象可能发生在核反应堆严重堆芯熔化事故中、也可能发生在冶金工业炼钢炉事故中。由于熔融物与冷却剂相互作用可能引起巨大的经济损失和环境破坏，所以这一复杂的物理现象是目前国际上安全研究领域里的一个重要研究对象。

通过水注入熔融金属的相互作用可视化实验，有助于对其相互作用发生机理和反应过程进行更深入的研究。但是由于熔融金属的不透明性，以往的实验装置往往只能观测到熔融金属液面以上的相互作用过程。本装置在水与熔融金属相互作用过程中，可以同时对不透明的熔融金属液位上方与液位下方的反应过程进行观测，并可根据实验需求调整和保持水与熔融金属温度，控制水注入量，改变水注入速率，有助于对水与熔融金属相互作用类型和发生机理进行研究。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置，包括加热水箱、注水管以及反应容器，其中：

-加热水箱，用于实验用水的存储以及保持所需温度；

-注水管，设置在加热水箱下端，并与加热水箱连接为一整体；用于引导水注入反应容器，同时，用于调节水注入量和调整注入连续水柱或单个水滴的直径；

-反应容器，设置在注水管的下方，用于盛储熔融金属并对其加热；

所述反应容器包括反应容器基座及加热板，所述加热板设置在反应容器基座的内部，所述反应容器基座上设有反应过程可视窗。

所述反应容器基座的侧内壁开有若干温度检测孔；所述反应容器基座的侧外壁，顺着每个温度检测孔焊接有空心导管，所述空心导管与温度检测孔形成贯穿的通道；所述反应容器基座上与注水管相对应处设有反应容器注入口。

所述温度检测孔内设有铠装热电偶，熔融金属在所述空心导管内逐渐冷却凝固，自动形成密封。

所述空心导管长度为10cm至15cm。

所述反应过程可视窗前端设有玻璃盖板，所述玻璃盖板与反应容器基座固定连接，玻璃盖板与反应过程可视窗之间加装有石墨垫片。

所述反应过程可视窗为石英玻璃材料，所述石英玻璃材料由15mm厚的石英玻璃板在900℃经过退火处理得到。

所述反应容器基座的后部为加热板盖板，反应容器基座内部形成腔体，加热板位于该腔体中；所述加热板与反应容器基座之间的缝隙内填充有导热胶。导热胶确保加热板向熔融金属传热良好。

所述加热板采用电加热，其加热功率可调节。

所述加热水箱顶盖处设有注水口，所述加热水箱的侧内壁设有温度检测孔，所述温度检测孔内设有热电偶，所述热电偶采用密封胶密封在温度检测孔内；所述加热水箱内设有加热装置，所述加热装置为加热装置，并连接在水箱侧壁面；所述加热装置功率可调节。所述注水口用于向水箱注水，同时保持水箱与大气相通维持水箱常压。

所述注水管的出水口管嘴与出水管底端活动连接，所述注水管的底端出水口处距离反应容器的高度可调节；所述注水管上设有阀门，所述阀门开度可调节。阀门用于调节水注入量，可实现从大量连续水柱注入到单个水滴注入的转变；注水管出水口管嘴与出水管底端活动连接，可更换管嘴直径尺寸以改变水柱或水滴直径；通过调节注水管底端出水口处距离反应容器高度可以改变水注入速率。

本发明的提供的水与熔融金属相互作用动态过程可视化实验装置，其部件主要采用不锈钢材料。本发明在水与熔融金属相互作用过程中，可以同时对不透明的熔融金属液位上方与液位下方的反应过程进行观测的实验装置，另外，还可以根据实验需求调整和保持水与熔融金属温度，控制水注入量，实现从大量连续水柱注入到单个水滴注入的转变，改变水注入速率，从而更好的理解水与熔融金属相互作用规律。

附图说明

图1为本实验装置的整体示意图，其中，(a)为正视图，(b)为侧视图；

图2为反应容器基座，其中，(a)为正视图，(b)为剖视图，(c)为侧视图；