CN111781075A - 铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及方法，该装置包括两个反应容器、高压水容器、储铅罐、氩气缓冲罐、排铅容器、气体混凝器、冷阱、真空系统和其它辅助系统，具体模拟铅基堆蒸发器传热管破裂事故下的二回路高压水射流进一回路蒸发器及铅池环境，对蒸发器传热管造成力学冲击的事故现象，以及产生的汽泡被铅基合金卷吸到堆芯的事故现象；整个实验回路设计了模拟传热管管束和应变测量装置，同时通过电磁泵的驱动和可视窗口的布置实现了铅基合金的流动和水蒸气泡被流动铅基合金的夹带和观察，使实验回路研究现象丰富、功能完善，并且可多次反复开展实验，增加了实验回路的实用性。

Description

铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及 方法

技术领域

本发明涉及水蒸气和液态金属两相流的相互作用领域和压力波传递及力学冲击的机械力学领域，具体涉及一种研究铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及方法。

背景技术

铅基反应堆具有良好的固有安全性、热工水力特性以及中子物理性能，同时在小型化、可持续性和经济性方面具有突出优势，已经成为第四代先进核反应堆的主要候选堆型之一。

蒸汽发生器作为铅基反应堆一、二回路的压力边界和传热枢纽，将二回路加压水通过传热管管侧引入主容器与壳侧高温液态铅基合金进行热量交换，使得水与液态铅基合金只有传热管一壁之隔。蒸汽发生器内存在庞大的管束系统，同时传热管两侧存在较大的压差和温差，容易产生较大的机械应力和热应力，加上一、二回路流体的振动及腐蚀作用，传热管成为一回路系统最为薄弱的环节，这种苛刻工况下发生铅基堆蒸发器传热管破裂事故的概率不容忽视。在上述事故工况下：1、水蒸汽泡会被铅基合金夹带至堆芯，并有可能在堆芯局部区域聚集，致使堆芯局部区域引入正空泡反应性并导致堆功率激增；2、高压水射流会产生压力波并冲击传热管等堆内构造物，引发相邻管道的破损传播事故，并对堆本体结构的完整性造成破坏。

为研究上述两个事故过程，需要设计模拟事故现象的实验装置，主要的设计思路为：通过一个一号铅基合金压力容器模拟蒸发器、蒸发器传热管管束和一回路铅池环境；通过另一个二号铅基合金压力容器模拟堆芯组件和堆芯铅基合金工作环境；通过一个电磁泵连接两个压力容器，实现铅基合金的流动；通过一个高压水容器提供模拟事故下射流的高压水；通过一个高压电动水阀门控制射流高压水的开闭，进而实现事故下的射流水模拟。在一号压力容器内部布置温度、压力、应变测量点，实现事故下的温度场、压力场、传热管应变测量，；在二号压力容器顶部开可视窗口，观测蒸汽泡会从模拟堆芯组件的何处位置冒出。

针对上述研究思路，现有的国内外研究方案存在如下不足：1)模拟的铅池环境不是流动环境，即无法实现蒸汽泡被铅基合金夹带；2)没有设计模拟堆芯组件的反应容器和可视窗口，因此无法实现蒸汽泡流经堆芯后是否存在聚集效应的观测；3)没有设计模拟传热管管束和设计应变测量，因此无法实现高压射流水对传热管冲击应变的研究。这些设计弊端限制了对铅基堆蒸发器传热管破裂事故各类现象研究的完整性。

发明内容

本发明的目的在于提供铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置及方法，通过两个含铅基合金的压力容器和一个电磁泵，实现模拟传热管管束、模拟堆芯组件和模拟一回路流动铅池环境。通过向装有模拟传热管管束的压力容器内部注射高压射流水，并使射流水冲击模拟传热管管束，实现事故下的传热管冲击模拟；通过流动的铅基合金夹带射流水产生的蒸汽泡，将蒸汽泡随机卷入模拟堆芯组件的底部，进而使蒸汽泡浮升至装有模拟堆芯组件的压力容器自由液面，并通过压力容器顶部的可视窗口观测蒸汽泡在自由液面冒出的位置，实现蒸汽泡是否会在堆芯组件不同通道聚集的现象观测。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置，包括第一反应容器1-1、第二反应容器1-4、高压水容器2-1、储铅罐3-1、氩气缓冲罐4-1、排铅容器4-3、气体混凝器4-4、冷阱4-5和真空系统2-4构成的实验回路；

所述第一反应容器1-1为模拟液态铅基合金环境、蒸发器和蒸发器传热管管束的承压容器，第一反应容器1-1内部装有第一反应容器液态铅基合金1-102，第一反应容器壁面1-101内测沿不同高度处布置有压力传感器1-106和耐高温应变片1-107，分别用来测量高压水射流引发的压力场变化和对容器壁面造成的应变冲击；第一反应容器液态铅基合金1-102内部浸没布置有热电偶布置架1-103，热电偶布置架1-103上面布置有若干耐高温热电偶1-108，用来测量高压水射流引发的温度场变化；在第一反应容器1-1的高压水注射口1-104附近布置有6根模拟传热管管束1-105，用来模拟铅基堆蒸发器的传热管，同时在模拟传热管管束1-105的横向、纵向、45°斜向的不同距离处分别布置若干耐高温应变片1-107，用来测量高压水射流对模拟传热管管束1-105造成的冲击应变；第一反应容器1-1顶部为开有第一反应容器可视窗口1-5的法兰盖，第一反应容器可视窗口1-5上部布置有第一光源1-7和第一高速摄像仪1-9，用来监测和记录第一反应容器1-1内部的铅基合金流动状态；

所述第二反应容器1-4为模拟液态铅基合金环境和堆芯的承压容器，第二反应容器壁面1-401内部装有第二反应容器液态铅基合金1-402，第二反应容器液态铅基合金1-402内部浸没有19根模拟堆芯组件棒束1-403，用来模拟铅基堆堆芯的组件布置；第二反应容器1-4顶部为开有第二反应容器可视窗口1-6的法兰盖，第二反应容器可视窗口1-6上部布置有第二光源1-8和第二高速摄像仪1-10，用来监测和记录蒸汽泡流经模拟堆芯组件棒束1-403后，会从棒束上方的哪些区域冒出；

所述第一反应容器1-1和第二反应容器1-4间连接有电磁泵1-3和第一电磁流量计1-2并组成实验段，电磁泵1-3和第一电磁流量计1-2分别用来驱动两容器内部的铅基合金流动和测量铅基合金流速；两容器的上部有两根管道相连，其中顶部法兰盖上相连的管道用来平衡两容器的气空间，侧壁面相连的管道布置于铅基合金自由液面以下，作为铅基合金的流动通道；

所述高压水容器2-1为提供模拟事故下的高压射流水的容器，与第一反应容器1-1连通，向第一反应容器1-1内部提供高压射流水，高压水容器2-1上设置液位测量装置2-6、第一压力表2-7和第一放气阀2-8；高压水容器2-1底部通过流量计2-2和水阀2-3与第一反应容器1-1的底部相连通，以实现高压射流水的流速测量和射流开闭控制；高压水容器2-1顶部与氩气缓冲罐4-1相连通，用来提供射流水所需要的压力，高压水容器2-1内部布置有电加热棒，用来提供射流水所需要的温度；

所述储铅罐3-1为加热和保温液态铅基合金的容器，其上设置第二压力表3-2、第二放气阀3-3和第一液位探针3-4；储铅罐3-1与第一反应容器1-1底部间连接有铅合金阀3-5和第二电磁流量计3-6，铅合金阀3-5和第二电磁流量计3-6分别用来控制铅基合金的流动开闭和流速测量；储铅罐3-1顶部与氩气缓冲罐4-1相连通，用来提供将铅基合金向第一反应容器1-1流动所需要的压力；连接在第一反应容器1-1底部的管道为环形双层管道，其中外环流通铅基合金，内环流通高压射流水，两种工质被隔开；

所述氩气缓冲罐4-1后端连接氩气瓶4-2，用来向实验回路提供氩气保护和加压，氩气缓冲罐4-1与第一反应容器1-1、第二反应容器1-4、高压水容器2-1、储铅罐3-1和排铅容器4-3分别通过氩气阀相连通，并分别通过控制氩气阀的开闭，实现向上述各容器提供氩气保护和加压的需求；

所述排铅容器4-3与气体混凝器4-4和冷阱4-5相连通，组成铅基合金的净化系统，其中排铅容器4-3上装有第三压力表4-11、第三放气阀4-12和第二液位探针4-13，排铅容器4-3用来承装实验后的铅基合金、铅基氧化物、铅蒸汽和水蒸气的混合物；气体混凝器4-4用来过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气；冷阱4-5为铅基合金的物理过滤装置，通过铅基合金和铅基氧化物熔点不同的原理，将实验产生的铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来，以净化铅基合金；排铅容器4-3和冷阱4-5间连接第一铅合金阀4-6和第二铅合金阀4-7，用来控制铅基混合物的流动；冷阱4-5底部与储铅罐3-1相连通，用来将净化后的铅基合金重新流回储铅罐3-1中；

所述真空系统2-4为给实验回路抽真空的实验装置，与真空阀2-5连接。

所述实验回路的辅助系统包含配电系统和数据采集系统，其中配电系统负责提供铅基合金加温、压力温度测量、电磁泵驱动所需的用电；数据采集系统为高频数据采集设备，一端连接压力传感器1-106、耐高温应变片1-107和耐高温热电偶1-108，另一端连接控制主机，控制主机通过Labview软件实时观测和记录压力传感器1-106、耐高温应变片1-107和耐高温热电偶1-108的测量数据，以完成对高压水射流期间第一反应容器1-1内部的压力场、应变冲击和温度场的实时数据采集工作。

所述的一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置的实验方法，具体的实验操作步骤如下：

1)实验准备阶段，通过储铅罐3-1将盛有的液态铅基合金加热至指定温度；

2)通过真空系统2-4将实验段抽真空，并通过氩气缓冲罐4-1给实验回路通氩气，净化实验段；

3)将铅基合金从储铅罐3-1打入第一反应容器1-1和第二反应容器1-4中，并开启电磁泵1-3，使铅基合金在实验段内流动至指定流速；

4)通过氩气缓冲罐4-1将高压水容器2-1中的水加压，同时加热至实验所需的注水温度；

5)实验开展阶段，打开水阀2-3，使高压水流经水阀2-3并通过高压水注射口1-104注射进第一反应容器1-1中；射流水冲击模拟传热管管束1-105和第一反应容器壁面1-101，通过若干耐高温应变片1-107测量冲击应变；射流水引发的第一反应容器液态铅基合金1-102的压力场变化由压力传感器1-106测量，温度场变化由耐高温热电偶1-108测量；当射流水产生的水蒸气泡被卷吸进第二反应容器1-4并流经模拟堆芯组件棒束1-403后，第二高速摄像仪1-10可透过第二反应容器可视窗口1-6，记录水蒸气泡浮升至铅基合金自由液面的位置；

6)实验完成后，关闭水阀2-3，并对第一反应容器1-1、第二反应容器1-4卸压和通氩气净化；

7)将第一反应容器1-1和第二反应容器1-4中的铅基混合物排至排铅容器4-3中，通过气体混凝器4-4过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气，通过冷阱4-5将铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来；

8)将净化后的铅基合金重新打入储铅罐3-1中，并准备下一组实验。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1、通过电磁泵的驱动实现了铅基合金的流动，使水蒸气泡可以被流动的铅基合金夹带；通过开可视窗口实现了铅基合金和水蒸气泡的观察，观测了水蒸气泡在流经模拟堆芯组件棒束后的具体分布位置，以判断水蒸气泡是否会在流动过程中发生聚集现象；

2、在反应容器1-1内部设计了模拟传热管管束和应变测量装置，实现了高压射流水对传热管造成的应变冲击测量，进而可以实现对全场的压力波冲击程度的评估；

3、通过排铅容器、气体混凝器、冷阱的利用设置了净化系统，实现了在实验回路系统中，在线对铅基混合物进行分级过滤和物理净化功能的探索。

总之，此实验装置及实验方法，可以开展对不同工况下的铅基堆蒸发器传热管破裂事故造成的汽泡迁移及力学冲击的实验研究，整个实验功能完善、现象丰富、安全经济，并且可多次反复开展实验，充分拓宽了研究铅基堆蒸发器传热管破裂事故的方法和思路。

附图说明

图1为实验回路系统图。

图2为反应容器1-1内部布置结构俯视图。

图3为实验段设计图。

图4为反应容器1-4内部布置结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明：

如图1所示，本发明一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置，包括第一反应容器1-1、第二反应容器1-4、高压水容器2-1、储铅罐3-1、氩气缓冲罐4-1、排铅容器4-3、气体混凝器4-4、冷阱4-5和真空系统2-4构成的实验回路。

如图2和图3所示，所述第一反应容器1-1为模拟液态铅基合金环境、蒸发器和蒸发器传热管管束的承压容器，第一反应容器1-1内部装有第一反应容器液态铅基合金1-102，第一反应容器壁面1-101内测沿不同高度处布置有压力传感器1-106和耐高温应变片1-107，分别用来测量高压水射流引发的压力场变化和对容器壁面造成的应变冲击；第一反应容器液态铅基合金1-102内部浸没布置有热电偶布置架1-103，热电偶布置架1-103上面布置有若干耐高温热电偶1-108，用来测量高压水射流引发的温度场变化；在第一反应容器1-1的高压水注射口1-104附近布置有6根模拟传热管管束1-105，用来模拟铅基堆蒸发器的传热管，同时在模拟传热管管束1-105的横向、纵向、45°斜向的不同距离处分别布置若干耐高温应变片1-107，用来测量高压水射流对模拟传热管管束1-105造成的冲击应变；第一反应容器1-1顶部为开有第一反应容器可视窗口1-5的法兰盖，第一反应容器可视窗口1-5上部布置有第一光源1-7和第一高速摄像仪1-9，用来监测和记录第一反应容器1-1内部的铅基合金流动状态。

如图3和图4所示，所述第二反应容器1-4为模拟液态铅基合金环境和堆芯的承压容器，第二反应容器壁面1-401内部装有第二反应容器液态铅基合金1-402，第二反应容器液态铅基合金1-402内部浸没有19根模拟堆芯组件棒束1-403，用来模拟铅基堆堆芯的组件布置；第二反应容器1-4顶部为开有第二反应容器可视窗口1-6的法兰盖，第二反应容器可视窗口1-6上部布置有第二光源1-8和第二高速摄像仪1-10，用来监测和记录蒸汽泡流经模拟堆芯组件棒束1-403后，会从棒束上方的哪些区域冒出。

如图1所示，所述第一反应容器1-1和第二反应容器1-4间连接有电磁泵1-3和第一电磁流量计1-2并组成实验段，电磁泵1-3和第一电磁流量计1-2分别用来驱动两容器内部的铅基合金流动和测量铅基合金流速；两容器的上部有两根管道相连，其中顶部法兰盖上相连的管道用来平衡两容器的气空间，侧壁面相连的管道布置于铅基合金自由液面以下，作为铅基合金的流动通道；所述高压水容器2-1为提供模拟事故下的高压射流水的容器，与第一反应容器1-1连通，向第一反应容器1-1内部提供高压射流水，高压水容器2-1上设置液位测量装置2-6、第一压力表2-7和第一放气阀2-8；高压水容器2-1底部通过流量计2-2和水阀2-3与第一反应容器1-1的底部相连通，以实现高压射流水的流速测量和射流开闭控制；高压水容器2-1顶部与氩气缓冲罐4-1相连通，用来提供射流水所需要的压力，高压水容器2-1内部布置有电加热棒，用来提供射流水所需要的温度；所述储铅罐3-1为加热和保温液态铅基合金的容器，其上设置第二压力表3-2、第二放气阀3-3和第一液位探针3-4；储铅罐3-1与第一反应容器1-1底部间连接有铅合金阀3-5和第二电磁流量计3-6，铅合金阀3-5和第二电磁流量计3-6分别用来控制铅基合金的流动开闭和流速测量；储铅罐3-1顶部与氩气缓冲罐4-1相连通，用来提供将铅基合金向第一反应容器1-1流动所需要的压力；连接在第一反应容器1-1底部的管道为环形双层管道，其中外环流通铅基合金，内环流通高压射流水，两种工质被隔开；所述氩气缓冲罐4-1后端连接氩气瓶4-2，用来向实验回路提供氩气保护和加压，氩气缓冲罐4-1与第一反应容器1-1、第二反应容器1-4、高压水容器2-1、储铅罐3-1和排铅容器4-3分别通过氩气阀相连通，并分别通过控制第一反应容器氩气阀4-9、第二反应容器氩气阀4-10、高压水容器氩气阀4-14、储铅罐氩气阀4-15和排铅容器氩气阀4-8的开闭，实现向上述各容器提供氩气保护和加压的需求；

所述排铅容器4-3与气体混凝器4-4和冷阱4-5相连通，组成铅基合金的净化系统，其中排铅容器4-3上装有第三压力表4-11、第三放气阀4-12和第二液位探针4-13，排铅容器4-3用来承装实验后的铅基合金、铅基氧化物、铅蒸汽和水蒸气的混合物；气体混凝器4-4用来过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气；冷阱4-5为铅基合金的物理过滤装置，通过铅基合金和铅基氧化物熔点不同的原理，将实验产生的铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来，以净化铅基合金；排铅容器4-3和冷阱4-5间连接第一铅合金阀4-6和第二铅合金阀4-7，用来控制铅基混合物的流动；冷阱4-5底部与储铅罐3-1相连通，用来将净化后的铅基合金重新流回储铅罐3-1中；所述真空系统2-4为给实验回路抽真空的实验装置，与真空阀2-5连接。

作为本发明的优选实施方式，所述实验回路的辅助系统包含配电系统和数据采集系统，其中配电系统负责提供铅基合金加温、压力温度测量、电磁泵驱动所需的用电；数据采集系统为高频数据采集设备，一端连接压力传感器1-106、耐高温应变片1-107和耐高温热电偶1-108，另一端连接控制主机，控制主机通过Labview软件实时观测和记录压力传感器1-106、耐高温应变片1-107和耐高温热电偶1-108的测量数据，以完成对高压水射流期间第一反应容器1-1内部的压力场、应变冲击和温度场的实时数据采集工作。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明所述的一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置的实验方法，具体的实验操作步骤如下：

1)实验准备阶段，通过储铅罐3-1将盛有的液态铅基合金加热至指定温度；

2)通过真空系统2-4将实验段抽真空，并通过氩气缓冲罐4-1给实验回路通氩气，净化实验段；

3)将铅基合金从储铅罐3-1打入第一反应容器1-1和第二反应容器1-4中，并开启电磁泵1-3，使铅基合金在实验段内流动至指定流速；

4)通过氩气缓冲罐4-1将高压水容器2-1中的水加压，同时加热至实验所需的注水温度；

5)实验开展阶段，打开水阀2-3，使高压水流经水阀2-3并通过高压水注射口1-104注射进第一反应容器1-1中；射流水冲击模拟传热管管束1-105和第一反应容器壁面1-101，通过若干耐高温应变片1-107测量冲击应变；射流水引发的第一反应容器液态铅基合金1-102的压力场变化由压力传感器1-106测量，温度场变化由耐高温热电偶1-108测量；当射流水产生的水蒸气泡被卷吸进第二反应容器1-4并流经模拟堆芯组件棒束1-403后，第二高速摄像仪1-10可透过第二反应容器可视窗口1-6，记录水蒸气泡浮升至铅基合金自由液面的位置；

6)实验完成后，关闭水阀2-3，并对第一反应容器1-1、第二反应容器1-4卸压和通氩气净化；

7)将第一反应容器1-1和第二反应容器1-4中的铅基混合物排至排铅容器4-3中，通过气体混凝器4-4过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气，通过冷阱4-5将铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来；

8)将净化后的铅基合金重新打入储铅罐3-1中，并准备下一组实验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (3)

1.一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置，其特征在于：包括第一反应容器(1-1)、第二反应容器(1-4)、高压水容器(2-1)、储铅罐(3-1)、氩气缓冲罐(4-1)、排铅容器(4-3)、气体混凝器(4-4)、冷阱(4-5)和真空系统(2-4)构成的实验回路；

所述第一反应容器1-1为模拟液态铅基合金环境、蒸发器和蒸发器传热管管束的承压容器，第一反应容器(1-1)内部装有第一反应容器液态铅基合金(1-102)，第一反应容器壁面(1-101)内测沿不同高度处布置有压力传感器(1-106)和耐高温应变片(1-107)，分别用来测量高压水射流引发的压力场变化和对容器壁面造成的应变冲击；第一反应容器液态铅基合金(1-102)内部浸没布置有热电偶布置架(1-103)，热电偶布置架(1-103)上面布置有若干耐高温热电偶(1-108)，用来测量高压水射流引发的温度场变化；在第一反应容器1-1的高压水注射口(1-104)附近布置有6根模拟传热管管束(1-105)，用来模拟铅基堆蒸发器的传热管，同时在模拟传热管管束(1-105)的横向、纵向、45°斜向的不同距离处分别布置若干耐高温应变片(1-107)，用来测量高压水射流对模拟传热管管束(1-105)造成的冲击应变；第一反应容器(1-1)顶部为开有第一反应容器可视窗口(1-5)的法兰盖，第一反应容器可视窗口(1-5)上部布置有第一光源(1-7)和第一高速摄像仪(1-9)，用来监测和记录第一反应容器(1-1)内部的铅基合金流动状态；

所述第二反应容器(1-4)为模拟液态铅基合金环境和堆芯的承压容器，第二反应容器壁面(1-401)内部装有第二反应容器液态铅基合金(1-402)，第二反应容器液态铅基合金(1-402)内部浸没有19根模拟堆芯组件棒束(1-403)，用来模拟铅基堆堆芯的组件布置；第二反应容器(1-4)顶部为开有第二反应容器可视窗口(1-6)的法兰盖，第二反应容器可视窗口(1-6)上部布置有第二光源(1-8)和第二高速摄像仪(1-10)，用来监测和记录蒸汽泡流经模拟堆芯组件棒束(1-403)后，会从棒束上方的哪些区域冒出；

所述第一反应容器(1-1)和第二反应容器(1-4)间连接有电磁泵(1-3)和第一电磁流量计(1-2)并组成实验段，电磁泵(1-3)和第一电磁流量计(1-2)分别用来驱动两容器内部的铅基合金流动和测量铅基合金流速；两容器的上部有两根管道相连，其中顶部法兰盖上相连的管道用来平衡两容器的气空间，侧壁面相连的管道布置于铅基合金自由液面以下，作为铅基合金的流动通道；

所述高压水容器(2-1)为提供模拟事故下的高压射流水的容器，与第一反应容器(1-1)连通，向第一反应容器(1-1)内部提供高压射流水，高压水容器(2-1)上设置液位测量装置(2-6)、第一压力表(2-7)和第一放气阀(2-8)；高压水容器(2-1)底部通过流量计(2-2)和水阀(2-3)与第一反应容器(1-1)的底部相连通，以实现高压射流水的流速测量和射流开闭控制；高压水容器(2-1)顶部与氩气缓冲罐(4-1)相连通，用来提供射流水所需要的压力，高压水容器(2-1)内部布置有电加热棒，用来提供射流水所需要的温度；

所述储铅罐(3-1)为加热和保温液态铅基合金的容器，其上设置第二压力表(3-2)、第二放气阀(3-3)和第一液位探针(3-4)；储铅罐(3-1)与第一反应容器(1-1)底部间连接有铅合金阀(3-5)和第二电磁流量计(3-6)，铅合金阀(3-5)和第二电磁流量计(3-6)分别用来控制铅基合金的流动开闭和流速测量；储铅罐(3-1)顶部与氩气缓冲罐(4-1)相连通，用来提供将铅基合金向第一反应容器(1-1)流动所需要的压力；连接在第一反应容器(1-1)底部的管道为环形双层管道，其中外环流通铅基合金，内环流通高压射流水，两种工质被隔开；

所述氩气缓冲罐(4-1)后端连接氩气瓶(4-2)，用来向实验回路提供氩气保护和加压，氩气缓冲罐(4-1)与第一反应容器(1-1)、第二反应容器(1-4)、高压水容器(2-1)、储铅罐(3-1)和排铅容器(4-3)分别通过氩气阀相连通，并分别通过控制氩气阀的开闭，实现向上述各容器提供氩气保护和加压的需求；

所述排铅容器(4-3)与气体混凝器(4-4)和冷阱(4-5)相连通，组成铅基合金的净化系统，其中排铅容器(4-3)上装有第三压力表(4-11)、第三放气阀(4-12)和第二液位探针(4-13)，排铅容器(4-3)用来承装实验后的铅基合金、铅基氧化物、铅蒸汽和水蒸气的混合物；气体混凝器(4-4)用来过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气；冷阱(4-5)为铅基合金的物理过滤装置，通过铅基合金和铅基氧化物熔点不同的原理，将实验产生的铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来，以净化铅基合金；排铅容器(4-3)和冷阱(4-5)间连接第一铅合金阀(4-6)和第二铅合金阀(4-7)，用来控制铅基混合物的流动；冷阱(4-5)底部与储铅罐(3-1)相连通，用来将净化后的铅基合金重新流回储铅罐(3-1)中；

所述真空系统(2-4)为给实验回路抽真空的实验装置，与真空阀(2-5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置，其特征在于：所述实验回路的辅助系统包含配电系统和数据采集系统，其中配电系统负责提供铅基合金加温、压力温度测量、电磁泵驱动所需的用电；数据采集系统为高频数据采集设备，一端连接压力传感器(1-106)、耐高温应变片(1-107)和耐高温热电偶(1-108)，另一端连接控制主机，控制主机通过Labview软件实时观测和记录压力传感器(1-106)、耐高温应变片(1-107)和耐高温热电偶(1-108)的测量数据，以完成对高压水射流期间第一反应容器(1-1)内部的压力场、应变冲击和温度场的实时数据采集工作。

3.权利要求1或2所述的一种铅基堆蒸发器传热管破裂力学冲击及汽泡迁移实验装置的实验方法，其特征在于：具体的实验操作步骤如下：

1)实验准备阶段，通过储铅罐(3-1)将盛有的液态铅基合金加热至指定温度；

2)通过真空系统(2-4)将实验段抽真空，并通过氩气缓冲罐(4-1)给实验回路通氩气，净化实验段；

3)将铅基合金从储铅罐(3-1)打入第一反应容器(1-1)和第二反应容器(1-4)中，并开启电磁泵(1-3)，使铅基合金在实验段内流动至指定流速；

4)通过氩气缓冲罐(4-1)将高压水容器(2-1)中的水加压，同时加热至实验所需的注水温度；

5)实验开展阶段，打开水阀(2-3)，使高压水流经水阀(2-3)并通过高压水注射口(1-104)注射进第一反应容器(1-1)中；射流水冲击模拟传热管管束(1-105)和第一反应容器壁面(1-101)，通过若干耐高温应变片(1-107)测量冲击应变；射流水引发的第一反应容器液态铅基合金(1-102)的压力场变化由压力传感器(1-106)测量，温度场变化由耐高温热电偶(1-108)测量；当射流水产生的水蒸气泡被卷吸进第二反应容器(1-4)并流经模拟堆芯组件棒束(1-403)后，第二高速摄像仪(1-10)可透过第二反应容器可视窗口(1-6)，记录水蒸气泡浮升至铅基合金自由液面的位置；

6)实验完成后，关闭水阀(2-3)，并对第一反应容器(1-1)、第二反应容器(1-4)卸压和通氩气净化；

7)将第一反应容器(1-1)和第二反应容器(1-4)中的铅基混合物排至排铅容器(4-3)中，通过气体混凝器(4-4)过滤和排出上述混合物中的铅蒸汽和水蒸气，通过冷阱(4-5)将铅基氧化物从铅基合金中过滤和分离出来；

8)将净化后的铅基合金重新打入储铅罐(3-1)中，并准备下一组实验。

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