[发明专利]研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置及方法

权利要求书

1.一种研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置，其特征在于：所述实验装置能够对核反应堆严重事故下熔融物分层行为的研究提供实验数据，在熔融物分层过程中对三元盐模拟的金属层进行了电磁屏蔽，仅对锡模拟的熔融物氧化层进行了电磁感应加热；所述实验装置包括压力容器(4)，设置在压力容器(4)内底部并置于坩埚架(3)上的分层装置(2)，设置在压力容器(4)内并位于分层装置(2)上部的置于坩埚架(3)上的熔融物制备装置(1)，位于熔融物制备装置(1)上部的熔融物释放装置(5)；

所述熔融物制备装置(1)包括用于提供高温环境的石墨坩埚(101)，置于石墨坩埚(101)内的耐高温、防止工质被污染的熔融物制备氧化镁坩埚(102)，环绕在石墨坩埚(101)周围的对工质进行加热的感应线圈(103)，设置在石墨坩埚(101)底部连通熔融物制备氧化镁坩埚(102)内腔室并伸入分层装置(2)中用于引流的导流杆(104)，设置在熔融物制备氧化镁坩埚(102)顶部的坩埚盖(105)，顶部连接熔融物释放装置(5)、底部穿过坩埚盖(105)并置于熔融物制备氧化镁坩埚(102)内用于堵塞熔融物的坩埚塞子(106)；

所述分层装置(2)包括分层氧化镁坩埚(201)，置于分层氧化镁坩埚(201)外侧上半段用于屏蔽对三元盐模拟的金属层加热的电磁屏蔽装置(202)，为分层氧化镁坩埚(201)整体提供加热的感应线圈(203)；

所述熔融物制备装置(1)中的熔融物是通过提升与熔融物释放装置(5)连接的坩埚塞子(106)，使之沿着导流杆(104)释放至分层装置(2)的。

2.根据权利要求1所述的一种研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置，其特征在于：所述熔融物制备装置(1)中坩埚盖(105)留有小孔能够通过热电偶测量熔融物温度。

3.根据权利要求1所述的一种研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置，其特征在于：所述熔融物制备装置(1)中坩埚塞子(106)上部通过内螺纹与熔融物释放装置(5)连接，下部为锥形，熔融物制备氧化镁坩埚(102)底部开有与坩埚塞子(106)下部锥形形状相适配的锥形孔。

4.根据权利要求1所述的一种研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置，其特征在于：所述坩埚架(3)分为上下两层，用来支撑与连接熔融物制备装置(1)和分层装置(2)，用六角螺母固定在压力容器(4)下方的支架上。

5.根据权利要求1所述的一种研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置，其特征在于：所述石墨坩埚(101)与熔融物制备氧化镁坩埚(102)之间留有5mm的缝隙，且熔融物制备氧化镁坩埚(102)比石墨坩埚(101)高2cm，以方便氧化镁坩埚(102)的取出与放入。

6.权利要求1至5任一项所述的研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：首先将切割好的锡块进行称重并填入熔融物制备装置(1)内的熔融物制备氧化镁坩埚(102)中；在熔融物制备氧化镁坩埚(102)中填充锡块前放下坩埚塞子(106)，填充完毕后将坩埚塞子(106)与上部的熔融物释放装置(5)连接；开始对锡进行感应加热，采用热电偶测量锡熔融物的温度，将锡加热到设定温度；然后利用熔融物释放装置(5)将坩埚塞子(106)提起，熔融的锡在重力的作用下沿着导流杆(104)注入至分层装置(2)内的分层氧化镁坩埚(201)中且注入的量刚好到达电磁屏蔽装置(202)之下；接着对注入到分层氧化镁坩埚(201)中的熔融锡进行感应加热，使锡熔体温度维持在注入时的设定温度；

步骤2：将坩埚塞子(106)放下，将三元盐粉末填充至熔融物制备氧化镁坩埚(102)中，由熔融物制备氧化镁坩埚(102)之外的石墨坩埚(101)提供高温环境来实现对三元盐粉末的加热；然后把坩埚塞子(106)与熔融物释放装置(5)连接；感应加热三元盐粉末至熔融状态且达到预设温度之后，利用熔融物释放装置(5)将坩埚塞子(106)提起，使熔融的三元盐也注入至分层装置(2)内的分层氧化镁坩埚(201)中且注入的量位于分层氧化镁坩埚(201)外部设置有电磁屏蔽装置(202)的上半段，并开启分层氧化镁坩埚(201)上半段的电磁屏蔽装置(202)；通过加热熔融物至不同温度或维持不同时间，至冷却后取出分层氧化镁坩埚(201)观察熔融物的分层形态，从而获得不同温度条件和不同事故时间下熔融物的分层形态规律。