熔融物碎裂試驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1、一、熔融物碎裂試驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)介一、熔融物碎裂試驗(yàn)項(xiàng)目簡(jiǎn)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(shí)的應(yīng)對(duì)措施，尤其當(dāng)堆芯熔融物與冷卻劑鈉發(fā)生相互作用時(shí)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(shí)現(xiàn)堆芯熔融物堆內(nèi)滯留的目標(biāo)。我國(guó)正在自主開(kāi)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(jì)方案的安全評(píng)估和可靠性驗(yàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不完善，缺乏必要的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，因此需要開(kāi)展熔融物碎裂特性實(shí)驗(yàn)，為我國(guó)鈉冷快堆嚴(yán)重事故分析程序的開(kāi)發(fā)提供支撐，建立標(biāo)準(zhǔn)例題，驗(yàn)證鈉冷快堆嚴(yán)重事故分析程序，評(píng)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(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容可分為低熔點(diǎn)金屬實(shí)驗(yàn)、高熔點(diǎn)金屬實(shí)驗(yàn)、金屬氧化物實(shí)驗(yàn)以及金屬與氧化物混合實(shí)驗(yàn)四部分，其中高熔

3、點(diǎn)金屬實(shí)驗(yàn)、金屬氧化物實(shí)驗(yàn)以及金屬與氧化物混合實(shí)驗(yàn)又分為初始溫度實(shí)驗(yàn)（熔融物和冷卻劑）、熔融物初始質(zhì)量實(shí)驗(yàn)、鈉池初始深度實(shí)驗(yàn)以及熔融物射流實(shí)驗(yàn)四大部分。表1列出了在熔融物碎裂實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所需要完成的試驗(yàn)內(nèi)容。表1熔融物碎裂試驗(yàn)內(nèi)容列表試驗(yàn)類(lèi)別試驗(yàn)類(lèi)別主要主要試驗(yàn)試驗(yàn)內(nèi)容內(nèi)容低熔點(diǎn)金屬實(shí)驗(yàn)開(kāi)展1~2組液態(tài)低熔點(diǎn)金屬在液態(tài)金屬鈉中的碎裂實(shí)驗(yàn)，熟悉和掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的操作規(guī)程，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)技術(shù)的可行性和安全性；高熔點(diǎn)金屬實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)?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、射流直徑以及鈉池放桿（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

5、定厚度和面積的不銹鋼盤(pán)，通過(guò)電磁鐵通電和斷電的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)不銹鋼盤(pán)的提高與降落，從而實(shí)驗(yàn)坩堝底孔的開(kāi)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(huì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)管道連接示意圖。圖1熔融物碎裂特性實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)管道連接示意圖如圖所示，不同實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為