[发明专利]核反应堆严重事故下结构材料超高温腐蚀实验系统及方法

摘要

核反应堆严重事故下结构材料超高温腐蚀实验系统及方法，该系统包括气体供应系统、真空系统、实验段、冷却系统和尾气分析系统；气体供应系统可制备不同水蒸汽含量的腐蚀性气体；实验段由高温辐射炉、低温辐射炉、陶瓷反应管、加热丝、气冷铜管及保温棉组成，高温辐射炉侧壁开设两个石英玻璃视窗，分别放置高速摄像仪和红外测温探头；冷却系统可为关键设备提供必要冷却；尾气分析系统可在线测量腐蚀反应尾气的各个成分的浓度，实现反应动力学的高精度连续测量；实验系统还包括配电系统、数控系统和数据测量与采集系统；本发明还提供了实验方法；本发明通过开展核反应堆严重事故环境下结构材料超高温腐蚀实验，为核反应堆安全设计提供关键数据。

主权项

1.核反应堆严重事故下结构材料超高温腐蚀实验系统，其特征在于：第一氩气瓶(1)通过第一阀门(101)及相应管道与氩气主管道相连，第二氩气瓶(2)通过第二阀门(102)及相应管道与氩气主管道相连，第一流量计(401)安装在氩气主管道上；蒸汽发生器(3)通过第五阀门(105)及相应管道与外部水源相连，向蒸汽发生器(3)中注入去离子水，通过第三阀门(103)及相应管道形成蒸汽排放旁路，通过第四阀门(104)及相应管道形成蒸汽主管道，与氩气主管道汇合形成气体主管道，在第四阀门(104)下游的蒸汽主管道上安装有第二流量计(402)；蒸汽发生器(3)上还安装有第一热电偶(201)、第一压力传感器(301)和第一水位计(501)；真空泵(4)通过第六阀门(106)及相应管道与气体主管道相连；陶瓷反应管(8)进口通过密封法兰、静态气体混合器(5)及相应管道与气体主管道相连，静态气体混合器(5)使水蒸汽和氩气在进入陶瓷反应管(8)前混合均匀；陶瓷反应管(8)外壁从下到上依次缠绕或包围加热丝(17)、低温辐射炉(6)、保温棉(602)、高温辐射炉(7)、气冷铜管(18)；加热丝(17)和气冷铜管(18)外分别包围加热丝保温棉(601)和气冷铜管保温棉(603)；气冷铜管(18)通过第八阀门(108)与氦气瓶(19)相连，第八阀门(108)下游安装有第三流量计(403)；高温辐射炉(7)侧壁开设两个石英玻璃视窗，分别放置高速摄像仪(9)和红外测温探头(10)；陶瓷反应管(8)出口通过密封法兰、第七阀门(107)及相应管道与冷凝器(12)一次侧进口相连，在第七阀门(107)与陶瓷反应管(8)出口之间安装有第二热电偶(202)；高温辐射炉(7)和低温辐射炉(6)内部布置有冷却通道，分别通过第九阀门(109)和第十阀门(110)及相应管道与冷却机(11)相连，冷水机(11)还通过第十一阀门(111)及相应管道与冷凝器(12)二次侧相连；冷凝器(12)一次侧出口通过相应管道与气液分离器(13)相连，气液分离器(13)分离出的冷凝水通过第十二阀门(112)及相应管道进入储水箱(14)，气体则通过气液分离器(13)与三通阀(15)间的管道；三通阀(15)和气液分离器(13)间的管道上安装有第二压力传感器(302)；储水箱(14)上安装有第二水位计(502)，底部设置有第十三阀门(113)及相应管道；三通阀(15)的水平分支通过相应管道与在线气体分析质谱仪(16)的样品进口相连，三通阀(15)与在线气体分析质谱仪(16)间的管道上安装有第四流量计(404)，三通阀(15)的垂直分支形成气体排放旁路；第十四阀门(114)及相应管道与在线气体分析质谱仪(16)的样品出口相连；/n该实验系统还包括配套的配电系统(20)、数控系统(21)和数据测量与采集系统(22)。/n