熔融物碎裂試驗項目簡介

1、一、熔融物碎裂試驗項目簡介一、熔融物碎裂試驗項目簡介盡管鈉冷快堆的安全性極高，發(fā)生嚴(yán)重事故的概率極低，但也必須充分考量并制定其發(fā)生嚴(yán)重事故時的應(yīng)對措施，尤其當(dāng)堆芯熔融物與冷卻劑鈉發(fā)生相互作用時導(dǎo)致堆芯熔融物的碎裂，二者間的傳熱面積增加導(dǎo)致堆芯冷卻劑氣化比例提高，引入正反應(yīng)性，加重嚴(yán)重事故的后果；此外，堆芯熔融物在冷卻劑鈉中的碎裂行為決定了堆芯熔融物在反應(yīng)主容器下部形成碎片床的形態(tài)以及能否實現(xiàn)堆芯熔融物堆內(nèi)滯留的目標(biāo)。我國正在自主開發(fā)鈉冷

2、快堆嚴(yán)重事故分析程序，用于鈉冷快堆設(shè)計方案的安全評估和可靠性驗證。由于熔融物在冷卻劑中的碎裂現(xiàn)象的重要性，并且現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)不完善，缺乏必要的實驗參數(shù)，因此需要開展熔融物碎裂特性實驗，為我國鈉冷快堆嚴(yán)重事故分析程序的開發(fā)提供支撐，建立標(biāo)準(zhǔn)例題，驗證鈉冷快堆嚴(yán)重事故分析程序，評估此程序?qū)Χ研救廴谖镌诶鋮s劑中碎裂行為的模擬能力。整個試驗項目的研究內(nèi)容可分為低熔點金屬實驗、高熔點金屬實驗、金屬氧化物實驗以及金屬與氧化物混合實驗四部分，其中高熔

3、點金屬實驗、金屬氧化物實驗以及金屬與氧化物混合實驗又分為初始溫度實驗（熔融物和冷卻劑）、熔融物初始質(zhì)量實驗、鈉池初始深度實驗以及熔融物射流實驗四大部分。表1列出了在熔融物碎裂實驗項目所需要完成的試驗內(nèi)容。表1熔融物碎裂試驗內(nèi)容列表試驗類別試驗類別主要主要試驗試驗內(nèi)容內(nèi)容低熔點金屬實驗開展1~2組液態(tài)低熔點金屬在液態(tài)金屬鈉中的碎裂實驗，熟悉和掌握實驗技術(shù)的操作規(guī)程，驗證實驗技術(shù)的可行性和安全性；高熔點金屬實驗?zāi)M堆芯燃料包殼（不銹鋼）熔化

4、后在冷卻劑鈉中的碎裂特性，包含初始溫度、初始質(zhì)量、射流直徑以及鈉池深度，研究上述因素與碎裂特性關(guān)聯(lián)性；金屬氧化物實驗?zāi)M堆芯燃料（氧化燃料）熔化后在冷卻劑鈉中的碎裂特性，包含初始溫度、初始質(zhì)量、射流直徑以及鈉池深度，研究上述因素與碎裂特性關(guān)聯(lián)性；金屬與氧化物混合實驗?zāi)M堆芯材料燃料（不銹鋼包殼氧化燃料）熔化后在冷卻劑鈉中的碎裂特性，包含初始溫度、初始質(zhì)量、射流直徑以及鈉池（陶瓷塞連接陶瓷桿，陶瓷桿連接不銹鋼桿），釋放桿頂部焊接具有一定厚

5、度和面積的不銹鋼盤，通過電磁鐵通電和斷電的方式，實現(xiàn)對不銹鋼盤的提高與降落，從而實驗坩堝底孔的開通與關(guān)閉；高溫熔融物在液態(tài)鈉中碎裂后產(chǎn)生的碎片顆粒，在取出后不可避免的會凝結(jié)有殘留金屬鈉，利用酒精和水進(jìn)行殘留金屬鈉的清洗。圖1是初步規(guī)劃的熔融物碎裂特性實驗設(shè)備和實驗管道連接示意圖。圖1熔融物碎裂特性實驗設(shè)備和實驗管道連接示意圖如圖所示，不同實驗設(shè)備由不銹鋼管道進(jìn)行連接，根據(jù)功能的不同，在管道上布置有氣閥、鈉閥及安全閥等裝置，實驗系統(tǒng)為軸向