[实用新型]一种超临界水中细颗粒运动观测实验装置

说明书

本实用新型公开了一种超临界水中细颗粒运动观测实验装置，包括：由压力容器外壁(4)制备的压力容器，其内填充有带有颗粒物质的水；探头(5)，其发射的X射线透过压力容器外壁(4)，并以图片形式记录和收集压力容器内颗粒物质的运动情况；防护层(3)，其防止探头(5)的射线辐射，并加强压力容器外壁(4)的结构强度；升压泵(1)，其将带有颗粒物质的水加压注入压力容器中；和，固定设置于压力容器底端的加热板(6)，其对压力容器内的带有颗粒物质的水进行加热。所述装置耐压强度大，通过探头可以通过可视化的形式对超临界状态的颗粒物质的运动沉积变化进行直观的、明确的研究，研究结果的可信度高。

技术领域

本实用新型属于能源领域和机械应用领域，具体涉及一种 超临界水中细颗粒运动观测实验装置。

背景技术

自从20世纪50年代以来，人们开始逐渐探索使用核能进行 发电。在环境保护成为大趋势的前提下，大力安全地发展核电， 已经成为节能减排的重要途径和方法。

超临界水堆(SCWR)是六种第四代核反应堆中唯一以轻水 做冷却剂的反应堆，它是在现有水冷反应堆技术和超临界火电 技术基础上发展起来的革新设计。与目前运行的水冷堆相比， 它具有系统简单、装置尺寸小、热效率高、经济性和安全性更 好的特点。这让SCWR成为一种比较有前途的先进核能系统。

在超临界水堆的压力容器中，冷却剂在正常工况下并不会 达到超临界状态。在正常工况下，冷却剂会对回路管道、燃料 组件等产生冲蚀，会在冷却剂中形成一定量的冲蚀产物；这些 冲蚀产物以细颗粒的形式存在，随冷却剂一起运动。

另外，冷却剂在生产过程中有可能掺杂着某些不溶性物质， 如果这些物质熔点较高，那么在冷却剂的工作状态下依然以固 态颗粒形式存在。

这些细颗粒掺杂在冷却剂中，将影响冷却剂的流动性和膨 胀性，从而降低冷却剂的能量转化能力；细颗粒随着冷却剂流 动过程中对管道和相关设备的冲刷还会加速设备的老化和磨 损，危及设备和系统的安全性；另外，当发生严重事故时，冷 却剂中的颗粒物如果与冷却剂一起排放到环境中，将会危害环 境。

当超临界水堆发生严重事故工况时，例如，失流事故，此 时，压力容器中的冷却剂基本不再循环流动，无法实现冷却作 用，使得反应堆中压力容器的内部压力极易升高，使冷却剂升 至超临界压力状态。

细颗粒物质在超临界压力状态下随冷却剂在压力容器中流 动，其对冷却剂能量转化、对设备磨损的影响与正常工况下存 在差异。所以在严重事故工况下，研究超临界压力下压力容器 内部细颗粒的运动沉积变化，对于探索细颗粒运动沉积规律， 快速释放其中的衰变热能，具有重要的作用意义。

在目前已有的相关实验装置中，虽然具有超临界水自然循 环实验装置，可以达到超临界水的状态，但是其为封闭循环回 路，不具有可视化的功能，不能观测介质在其内部的运动变化 特征；或者，一些细颗粒运动沉积实验装置虽具有可视化功能， 但是其压力在亚临界压力以下，不具有超临界水的压力特征。

因而，超临界水中细颗粒运动变化规律的实验装置，在能 源实验及机械装置研究领域具有非常广阔的应用前景。

由于上述原因，本发明人对现有的技术进行改进，研究出 一种超临界水中颗粒物质运动观测实验装置。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出超 临界水中细颗粒运动观测实验装置，所述装置

具体来说，本实用新型的目的在于提供一种超临界水中颗 粒物质运动观测实验装置，该实验装置包括：

由压力容器外壁4制备的压力容器，其内填充有带有颗粒物 质的水；