[发明专利]熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力实验系统

说明书

本发明公开了一种熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力实验系统，其包括实验不锈钢平台、高温炉系统、保护气系统、冷却系统、加热控制系统、实验水箱系统、高速摄像系统、升降台，其中：所述实验不锈钢平台分为上下两层，上层采用不锈钢板平铺，四周安装有不锈钢护栏，下层利用不锈钢板将四周焊接密封成一个较为密闭的空间，留两扇门用来进出，通过扶梯上下等。本发明可以实现最高2700℃的高温熔融物与冷却水的相互作用实验，有助于进行超高温反应现象的相关研究，在熔融金属与冷却剂相互作用的实验过程中，可以实现连续在线加料，有助于提高实验效率，也可以从不同角度同时对反应过程进行可视化观测，有助于对熔融金属与冷却剂相互作用的机理研究。

技术领域

本发明涉及一种实验系统，特别是涉及一种熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力实验系统。

背景技术

高温难挥发性熔融物与低温易挥发性冷却剂相互作用产生爆炸破坏的现象可能发生在核反应堆严重堆芯熔化事故中、也可能发生在冶金工业炼钢炉事故中，由于熔融物与冷却剂相互作用可能引起巨大的经济损失和环境破坏，所以这一复杂的物理现象是目前国际上安全研究领域里的一个重要研究对象。

通过熔融金属与冷却剂的相互作用可视化实验，有助于对其相互作用发生机理和反应过程进行更深入的研究，但是由于过去的实验系统简单，实验温度低，实验效率低，获取的实验结果有限。本发明实验系统在熔融金属与冷却剂相互作用过程中，可以实现金属温度的控制，可以连续实验，控制的实验初始参数更多，可以同时对不透明的熔融金属反应过程进行多方位观测，并可根据实验需求调整和保持水的温度以及熔融金属的落水高度，通过对动态压力和温度的实时采集，并通过高速摄像仪同步拍摄，有助于对水与熔融金属相互作用类型和发生机理进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力实验系统，其可以实现最高2700℃的高温熔融物与冷却水的相互作用实验，有助于进行超高温反应现象的相关研究，在熔融金属与冷却剂相互作用的实验过程中，可以实现连续在线加料，有助于提高实验效率，也可以从不同角度同时对反应过程进行可视化观测，有助于对熔融金属与冷却剂相互作用的机理研究。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种熔融物与冷却剂相互作用相关热工水力实验系统，其特征在于，其包括实验不锈钢平台、高温炉系统、保护气系统、冷却系统、加热控制系统、实验水箱系统、高速摄像系统、升降台，其中：

所述实验不锈钢平台分为上下两层，上层采用不锈钢板平铺，四周安装有不锈钢护栏，下层利用不锈钢板将四周焊接密封成一个较为密闭的空间，留两扇门用来进出，通过扶梯上下；

所述高温炉系统安装在实验不锈钢平台的上层，包括高温炉炉体、炉盖、充气入口、石墨坩埚、悬臂、转轴、支撑套、液压顶杆、保温层、感应密封装置、感应线圈、释放阀口、冷却水进口、电机、石墨杆驱动装置，可实现对金属球的加热和坩埚内的控温，并用于金属熔融物的释放，还实现连续加料；高温炉炉体和炉盖一起构成高温炉的外围，悬臂、转轴、支撑套、液压顶杆连接了高温炉炉体和炉盖，也可以在实验结束后通过液压顶杆开启炉盖；在高温炉的底部有一个冷却水入口，冷却水通过该冷却水入口注入高温炉进行冷却，类似的，在炉盖的上有一个充气入口，保护气通过该充气入口注入到高温炉里进行压力保护；在高温炉内部有一个石墨坩埚，金属燃料球就装载在坩埚里进行加热，坩埚的外围是保温层可实现高温保护，在坩埚外表面装有感应线圈和感应密封装置一起作用于高温炉的加热系统控制；当融化的金属球通过坩埚底部的通道流到释放阀门，阀门开启后，熔融物下流至水箱，便进行观测；在炉盖上部的电机和石墨杆驱动装置联合作用，实现连续加料；

所述保护气系统包括真空泵和氩气供应系统；真空泵用于将高温炉炉体内抽真空，氩气供应系统实现往高温炉炉体内注入氩气保护；