[实用新型]一种LOCA试验设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可在反应堆外模拟LOCA工况下锆合金燃料包壳材料被水蒸气均匀高温氧化的水蒸气出口装置及试验设备。

背景技术

锆合金会在高温水蒸气中发生锆水反应Zr+2H₂O=ZrO₂+2H₂，其表面易形成氧化膜，这层氧化膜牢固的附着在金属表面，锆水反应放出大量的热量使包壳外表面氧化膜厚度迅速增加，高温还加强了氧通过氧化膜向金属基体的扩散能力，并形成具有一定厚度的Zr-O固溶体层，由于Zr-O固溶体层拥有较强的脆性，从而影响了基体的力学性能；同时，该反应还会形成具有爆炸性的氢气。在发生LOCA（LossOfCoolantAccident）工况下，反应堆一回路失水，反应堆压力容器内压力迅速下降，导致安注系统启动，向堆内注水当安注系统启动后向裸露的堆芯注水时，包壳的高温材料会因温度的迅速降低而受到热冲击，该过程相当于对包壳进行淬火处理，如果此时材料由于高温氧化而失去延展性变脆，就会直接导致包壳内压的作用下破裂，造成放射性裂变产物的释放，造成严重的事故。

我国目前模拟LOCA实验的水蒸气都是由单一的管道喷出，而单一管道喷出的水蒸气不能够均匀的分布在炉腔内，从而导致水蒸气易在锆合金燃料包壳材料表面分布不均，在锆合金与水蒸气发生锆水反应时，锆合金燃料包壳材料在水蒸气分布较多地区域会被迅速高温氧化而失去延展性变脆，致使包壳外表面氧化膜厚度迅速增加，在高温下条件下，氧通过氧化膜向金属基体的扩散过程的能力得到了加强，并形成具有一定厚度的脆性Zr-O固溶体层，从而直接导致包壳发生破裂，造成放射性裂变产物的释放；同时，该反应还会产生具有爆炸性的氢气。为此在模拟LOCA实验中锆合金燃料包壳材料在水蒸气的作用下均匀被氧化尤为重要。

通常，反应堆外模拟LOCA工况下锆合金燃料包壳材料水蒸气高温氧化试验的出口装置如图1所示，进行试验时，采用一种单管喷出水蒸气，该装置不足的是不能使锆合金燃料包壳材料在水蒸气作用下均匀高温氧化。因此，目前需要一种能将水蒸气均匀喷出的水蒸气出口装置及试验设备。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能将水蒸气均匀喷出的水蒸气出口装置及试验设备。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种LOCA试验设备，所述试验设备包括具有容纳空间的试验炉、悬挂于所述试验炉内的样品和位于所述试验炉下部的水蒸气出口装置，所述水蒸气出口装置包括所述水蒸气出口装置包括设置在所述试验炉内的环状中空盘和自外部伸入所述试验炉中与所述环状中空盘相连通的通气管，所述环状中空盘包括环形的具有中空腔体的本体和设置在所述本体上表面的多个上出气孔。

优选地，所述上出气孔在所述本体的上表面均匀分布。

进一步优选地，所述上出气孔为中心线垂直于所述本体上表面的圆孔。

优选地，所述环状中空盘还包括设置在所述本体下表面的下出气孔。

进一步优选地，所述下出气孔在所述本体的下表面均匀分布。

进一步优选地，所述下出气孔为中心线垂直于所述本体下表面的圆孔。

优选地，所述下出气孔与所述上出气孔的数量相同，且上下对齐设置。

优选地，所述通气管和所述环状中空盘均为金属材质。

优选地，所述环状中空盘水平设置在所述试验炉腔体的底部。

所述通气管的一端部与所述的环状中空盘焊接，另一端部与水蒸气的发生装置连接

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

由于本实用新型使用了上表面带有通孔的环状中空盘，能够将高温水蒸气均匀喷出。

附图说明

附图1为现有技术示意图；

附图2为本实用新型的工作原理示意图；

附图3为本实用新型环状中空盘和通气管的剖视示意图。

以上附图中：1、试验炉；2、样品；3、通气管；4、环状中空盘；41本体；42、上出气孔；43、下出气孔。

具体实施方式