[发明专利]研究铅基堆蒸发器传热管破裂事故热工水力特性的实验装置及方法

权利要求书

1.一种研究铅基堆蒸发器传热管破裂事故热工水力特性的实验装置，其特征在于：包括反应容器(101)、注射段(201)、高温高压水容器(301)、储铅罐(401)、氩气缓冲罐(501)和真空系统(601)构成的实验回路；其中，反应容器(101)为模拟一回路蒸发器铅合金工作环境的压力容器，包含的装置有：液位探针(102)、排气阀(103)、泄压阀(104)、热电偶布置架(105)、反应容器壁面(106)、耐高温热电偶(107)和耐高温应变仪(108)；注射段(201)为模拟传热管破裂的破口的实验装置，包含的装置有：注射套管(202)、划痕(203)和黄铜帽(204)；高温高压水容器(301)为模拟二回路高压水工作环境的压力容器，包含的装置有：液位测量装置(302)、高温高压水容器压力表(303)、高温高压水容器放气阀(304)、高压高温水电动阀门(305)和高温高压质量流量计(306)；储铅罐(401)为储藏和加热铅合金的容器，内部插有若干根电加热棒和热电偶，包含的装置有：耐高温铅合金阀门(402)、储铅罐压力表(403)、储铅罐放气阀(404)和储铅罐液位探针(405)；氩气缓冲罐(501)为向实验回路提供氩气保护和加压的容器装置；真空系统(601)为给实验回路抽真空的实验装置；

所述反应容器(101)为液态铅合金和高压水反应的承压容器，其上端采用法兰盖连接，并布置有反应容器液位探针(102)、排气阀(103)和泄压阀(104)；反应容器(101)内部布置有热电偶布置架(105)，热电偶布置架(105)上布置有若干耐高温热电偶(107)，用来测量反应容器内温度场；在反应容器壁面(106)的不同高度、不同方向上布置有若干耐高温应变仪(108)，用来测量高压水注入对反应容器壁面造成的压力冲击，同时监控反应容器内的压力不超过反应容器能够承受的设计值；

所述注射段(201)为向反应容器(101)内部喷射高压水的喷口装置，注射段(201)焊接在反应容器(101)底部；注射套管(202)和注射段(201)由螺纹连接；注射套管(202)顶部的注射口采用可更换的一次性黄铜帽(204)进行封堵；黄铜帽上均匀加工一圈划痕(203)，划痕(203)根据实验工况不同加工不同的划痕深度；注水时，高压水从注射段(201)下端自下而上喷出，从黄铜帽(204)的划痕(203)处冲破黄铜帽，喷入反应容器(101)内；更改划痕(203)的划痕深度能够改变高压水冲破黄铜帽(204)所需的压力，更换不同长度、不同形状结构的注射套管(202)实现注射口高度、注射方向的改变；每个实验工况完成后，需将反应容器(101)卸压、排铅、开盖，并更换新的黄铜帽(204)；

所述高温高压水容器(301)连通注射段(201)，为将水加热加压至不同温度、压力的承压容器，内部插有若干根电加热棒和热电偶；高压水容器上布置有液位测量装置(302)、高温高压水容器压力表(303)和高温高压水容器放气阀(304)；高压水容器末端管道上连接有高压高温水电动阀门(305)和高温高压质量流量计(306)，实现高压水注射的快速开闭和质量流量测量；

所述储铅罐(401)上布置储铅罐压力表(403)、储铅罐放气阀(404)和储铅罐液位探针(405)；储铅罐(401)出口连通反应容器(101)的液态铅合金入口，铅合金出口段管道上连接有耐高温铅合金阀门(402)，用来控制铅合金向反应容器(101)内部的流动；

所述氩气缓冲罐(501)后端连接有氩气瓶(502)；氩气缓冲罐(501)与反应容器(101)相连通，用来提供反应容器顶部的氩气缓冲空间和实验后的排铅、净化残留水蒸气作用；氩气缓冲罐(501)与高温高压水容器(301)相连通，用来提供实验所需的高压水压力；与储铅罐(401)相连通，用来提供将液态铅合金打入反应容器(101)所需的压力；

所述真空系统(601)后端连接有真空阀(602)；此外，真空系统(601)还用来在实验前将注射段(201)抽真空，防止注射时的高压水将注射段(201)内的残留氩气冲进反应容器(101)中，影响实验数据的精确性。