CN208093163U - 一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置,该装置包括依次设置于位于压力容器内的加热系统上的动力机构、密封机构、连接机构和释放机构；动力结构包括：手轮，通过转动手轮来为提升装置提供动力；连接机构包括：丝杆、与丝杆连接的卷筒、把卷筒与坩埚堵塞相连接的钢丝绳、滑轮、将滑轮与压力容器固定的支架、挂钩、配重块；释放机构包括：坩埚堵塞，其下端为圆柱形，圆柱形上部为圆台，圆柱与圆台连接处加工凹槽，材质为非导电性材料，防止堵塞被感应加热。本实用新型可有效地实现熔融物的可靠释放，结构简单，空间占用小，不影响其他设备的正常使用，从而为研究核电站反应堆熔融物分层行为提供可行的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于核反应堆严重事故研究中有效且可靠的高温熔融物释放装置，具体涉及一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置。
背景技术
日本福岛核事故是继美国三哩岛和前苏联切尔诺贝利核事故之后的又一次堆芯熔融严重事故，再次引发了国际社会对核反应堆严重事故的关注。当今，我国核电迅速发展，成为替代传统化石燃料的一种清洁经济能源，其安全问题也成为人们关注的焦点。在新一代反应堆研究和设计中，如何防止和缓解严重事故成为评价反应堆先进性的一个重要方面。2016年国务院发布《中国的核应急》白皮书，强调完善核事故应对处置措施，加强核事故应急基础技术研究。因此，明晰反应堆严重事故现象，进而提升反应堆安全性和完善严重事故应对措施，成为核电发展亟待解决的关键问题。
在反应堆严重事故进程中，由于金属和氧化物的密度不同，其熔融物会在压力容器下封头内形成分层结构，该分层行为直接影响熔融物内部传热特性及下封头壁面的热流密度分布，进而影响压力容器失效方式、熔融物泄漏、熔融物与混凝土相互作用(简称MCCI)等后续事故进程，是反应堆严重事故中的关键问题之一。国内外研究机构对熔融物分层结构下的流动传热进行了较多的数值研究，但对熔融物的动态分层过程的研究仍相对较少，因此为了揭示金属与氧化物分层的机理，需要合理设计一套实验装置。熔融物分层实验装置的关键问题在于熔融物的释放，但由于熔融物温度高达2000℃，且需要在惰性环境下操作，使得这一问题变得比较棘手。
专利CN104575631B公开了一种利用气动支撑机构和撞击机构的熔融物释放装置，包括气动支撑翻板、插板阀、快关阀、石墨锥、管道、托盘卡槽、延时板、控制台等部件；该气动支撑翻板用于支撑石墨坩埚，在接收到熔融物释放信号时，高压氮气迫使其打开，坩埚和熔融物下落；下落的坩埚与管道底端的石墨锥碰撞，坩埚内部大量高温熔融物出流，与石墨锥底部延迟不锈钢板作用；待熔穿不锈钢板后，熔融物下落至下部反应器中。该发明装置结构复杂，存在极大的不确定性，比如坩埚和熔融物能否垂直下落以及石墨锥能否在准确时间碎裂，此外石墨碎裂后会和熔融物一起进入实验段，干扰实验现象。
文献(Application of cold crucible for melting of UO2/ZrO2mixture，Materials Science and Engineering A357(2003)297-303)公开了一种在冷坩埚底部孔口处加装塞子，在需要释放熔融物时，将塞子向下拔出，然后利用以锥子刺穿烧结的熔融物，从而使熔融物流出的装置，然而文献中并未对如何操作塞子及锥子进行说明。
在模拟核电站反应堆堆芯熔融分层的实验中，熔融物的温度较高，成分复杂，且存在熔融物凝固在坩埚孔口或实验构件上的问题，需要安全可靠的熔融物制备和释放装置。然而，现有的熔融物释放装置结构复杂，可靠性差，且有的装置会对熔融物产生污染，从而影响熔融物的动态分层行为。因此，有必要设计一种具有较高安全性和可操作性的高温熔融物释放装置，解决熔融物分层实验装置的瓶颈。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于高温熔融物释放的机械提升装置，可以有效地实现熔融物的可靠释放，不影响其他设备的正常使用，从而为研究核电站反应堆熔融物分层行为提供可行的方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，包括依次设置于压力容器19内的加热系统18上的释放机构、连接机构、密封机构和动力机构；
所述动力结构包括与丝杆2相连接的手轮1，通过人力转动手轮来为提升装置提供动力，或用电机与手轮直接连接，通过设定电机的行程来防止超过提升装置提升范围，导致丝杆2滑丝。
所述密封机构用来保证提升装置与压力容器的密封，包括与压力容器19连接的轴承座3、用于连接压力容器19和轴承座3的螺钉4、位于压力容器19和轴承座3之间用于保证两者密封的O型密封圈5、位于轴承座3内部的轴承座垫圈6、位于轴承座3内部用于保证丝杆良好旋转的推力轴承7、位于轴承座3内部依次相连的O型密封圈5、密封垫圈8和密封法兰9、位于轴承座3内部的孔用弹性挡圈10；
所述连接机构包括设置在轴承座3内的丝杆2、与丝杆2连接的卷筒11、把卷筒11与坩埚堵塞17相连接的钢丝绳14、对钢丝绳起支撑作用并减小钢丝绳14摩擦的滑轮13、将滑轮13与压力容器19固定的支架12、便于将钢丝绳14与坩埚堵塞17相连接的挂钩15、用于对坩埚堵塞17进行配重从而增强其稳定性的配重块16；
所述释放机构包括坩埚堵塞17，其下端为圆柱形，圆柱形上部为圆台，坩埚堵塞17的材质为非导电性材料，防止被感应加热。
所述的坩埚堵塞17，其下端为圆柱形，用于与坩埚通孔相配合，圆柱形上部为圆台，圆台下表面与坩埚底部面接触，从而更好地保证坩埚堵塞17与坩埚的密封，并对坩埚堵塞17起支撑作用防止其侧偏，圆柱与圆台连接处加工凹槽，从而更好地保证圆台下表面与坩埚底部接触，上端与配重块16连接；坩埚堵塞17高度高于坩埚，能够保证配重块16不被感应加热，保证提升装置可靠性。
所述卷筒11直径大小能有效的控制坩埚堵塞17的提升速度，满足实验过程中对坩埚堵塞17不同提升速度的要求。
所述配重块16上端设置挂环，便于与挂钩15连接和拆卸，下端为螺纹，与坩埚堵塞17通过螺纹连接，可以通过合理选择配重块质量来实现坩埚堵塞17的压紧效果，从而更好的保证坩埚堵塞17与坩埚的密封。
所述的滑轮13为两个，有效的限制了钢丝绳14的位置，并且有效减小钢丝绳14与支架12的摩擦力，从而有效提高装置运行效率，减小磨损，提高寿命，并且有利于调节坩埚堵塞17的位置。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过采用纯机械式提升装置对坩埚堵塞进行有效的提升，结构简单，占用空间少，从而便于观察和缩小装置占地面积，实现了在不影响其他设备正常使用的情况下的熔融物可靠释放，避免了传统电磁提升装置释放熔融物时易受高温、感应加热电磁干扰而导致的损坏与失效，同时又能有效避免由于提升装置结构复杂而带来的成本高、可靠性差等问题，为核电厂安全分析奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的应用案例图。
图中：手轮1、丝杆2、轴承座3、螺钉4、O型密封圈5、轴承座垫圈6、推力轴承7、密封垫圈8、密封法兰9、孔用弹性挡圈10、卷筒11、支架12、滑轮13、钢丝绳14、挂钩15、配重块16、坩埚堵塞17、加热系统18、压力容器19。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本发明一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，包括依次设置于压力容器19内的加热系统18上的释放机构、连接机构、密封机构和动力机构；所述动力结构包括与丝杆2相连接的手轮1，通过人力转动手轮来为提升装置提供动力，或用电机与手轮直接连接，通过设定电机的行程来防止超过提升装置提升范围，导致丝杆2滑丝；所述密封机构用来保证提升装置与压力容器的密封，包括与压力容器19连接的轴承座3、用于连接压力容器19和轴承座3的螺钉4(本实施例为内六角圆柱头螺钉)、位于压力容器19和轴承座3之间用于保证两者密封的O型密封圈5、位于轴承座3内部的轴承座垫圈6、位于轴承座3内部用于保证丝杆良好旋转的推力轴承7、位于轴承座3内部依次相连的O型密封圈5、密封垫圈8和密封法兰9、位于轴承座3内部的孔用弹性挡圈10；所述连接机构包括设置在轴承座3内的丝杆2、与丝杆2连接的卷筒11、把卷筒11与坩埚堵塞17相连接的钢丝绳14、对钢丝绳起支撑作用并减小钢丝绳14摩擦的滑轮13、将滑轮13与压力容器19固定的支架12、便于将钢丝绳14与坩埚堵塞17相连接的挂钩15、用于对坩埚堵塞17进行配重从而增强其稳定性的配重块16；所述释放机构包括坩埚堵塞17，其下端为圆柱形，圆柱形上部为圆台，圆柱与圆台连接处加工凹槽，坩埚堵塞17的材质为非导电性材料，防止堵塞被感应加热。
作为本发明的优选实施方式，所述卷筒11直径大小能有效的控制坩埚堵塞17的提升速度，满足实验过程中对坩埚堵塞17不同提升速度的要求。
作为本发明的优选实施方式，所述配重块16上端为挂环，便于与挂钩15连接和拆卸，下端为螺纹，与坩埚堵塞17通过螺纹连接，可以通过合理选择配重块质量来实现坩埚堵塞的压紧效果，从而更好的保证坩埚堵塞与坩埚的密封。
作为本发明的优选实施方式，所述的坩埚堵塞17，其下端为圆柱形，用于与坩埚通孔相配合，圆柱形上部为圆台，圆台下表面与坩埚底部面接触，从而更好地保证坩埚堵塞17与坩埚的密封，并对坩埚堵塞17起支撑作用防止其侧偏，圆柱与圆台连接处加工凹槽，从而更好地保证圆台下表面与坩埚底部接触，上端与配重块16连接，材质为非导电性材料，防止坩埚堵塞17被感应加热；坩埚堵塞17高度高于坩埚，能够保证配重块16不被感应加热，保证提升装置可靠性。
本发明用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置通过以下方式实现高温熔融物释放：
1)待实验条件达到后，在压力容器19外手动转动手轮1或用电机带动手轮1转动；
2)手轮1或电机带动丝杆2旋转；
3)丝杆2旋转带动卷筒11旋转；
4)卷筒11旋转使得钢丝绳缠绕在卷筒11上，从而拉动钢丝绳14；
5)钢丝绳14通过挂钩15、配重块16带动坩埚堵塞17向上移动；
4)坩埚堵塞17与坩埚分离，坩埚内部高温熔融物流出；
5)高温熔融物下落至下部反应器中，自然冷却，完成实验。
借助上述释放装置，通过上述具体释放步骤，可稳定可靠地实现大量高温熔融物的无危险下落，为反应堆严重事故下高温熔融物分层实验研究的开展提供了可能。
Claims (5)
1.一种用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，其特征在于：包括依次设置于压力容器(19)内的加热系统(18)上的动力机构、密封机构、连接机构和释放机构；
所述动力结构包括与丝杆(2)相连接的手轮(1)，通过人力转动手轮来为提升装置提供动力，或用电机与手轮直接连接，通过设定电机的行程来防止超过提升装置提升范围，导致丝杆(2)滑丝；
所述密封机构用来保证提升装置与压力容器的密封，包括与压力容器(19)连接的轴承座(3)、用于连接压力容器(19)和轴承座(3)的螺钉(4)、位于压力容器(19)和轴承座(3)之间用于保证两者密封的O型密封圈(5)、位于轴承座(3)内部的轴承座垫圈(6)、位于轴承座(3)内部用于保证丝杆良好旋转的推力轴承(7)、位于轴承座(3)内部依次相连的O型密封圈(5)、密封垫圈(8)和密封法兰(9)、位于轴承座(3)内部的孔用弹性挡圈(10)；
所述连接机构包括设置在轴承座(3)内的丝杆(2)、与丝杆(2)连接的卷筒(11)、把卷筒(11)与坩埚堵塞(17)相连接的钢丝绳(14)、对钢丝绳起支撑作用并减小钢丝绳(14)摩擦的滑轮(13)、将滑轮(13)与压力容器(19)固定的支架(12)、便于将钢丝绳(14)与坩埚堵塞(17)相连接的挂钩(15)、用于对坩埚堵塞(17)进行配重从而增强其稳定性的配重块(16)；
所述释放机构包括坩埚堵塞(17)，其下端为圆柱形，圆柱形上部为圆台，坩埚堵塞(17)的材质为非导电性材料，防止被感应加热。
2.根据权利要求1所述的用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，其特征在于：所述的滑轮(13)为两个，有效的限制了钢丝绳(14)的位置，并且有效减小钢丝绳(14)与支架(12)的摩擦力，从而有效提高装置运行效率，减小磨损，提高寿命，并且有利于调节坩埚堵塞(17)的位置。
3.根据权利要求1所述的用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，其特征在于：所述卷筒(11)直径能有效的控制坩埚堵塞(17)的提升速度，满足实验过程中对坩埚堵塞(17)不同提升速度的要求。
4.根据权利要求1所述的用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，其特征在于：所述的配重块(16)上端设置挂环，便于与挂钩(15)连接和拆卸，下端为螺纹，与坩埚堵塞(17)通过螺纹连接，通过合理选择配重块质量来实现坩埚堵塞(17)的压紧效果，从而更好的保证坩埚堵塞(17)与坩埚的密封。
5.根据权利要求1所述的用于核安全研究中高温熔融物释放的实验装置，其特征在于：所述的坩埚堵塞(17)，其下端为圆柱形，用于与坩埚通孔相配合，圆柱形上部为圆台，圆台下表面与坩埚底部面接触，从而更好地保证坩埚堵塞(17)与坩埚的密封，并对坩埚堵塞(17)起支撑作用防止其侧偏，圆柱与圆台连接处加工凹槽，从而更好地保证圆台下表面与坩埚底部接触，上端与配重块(16)连接；坩埚堵塞(17)高度高于坩埚，能够保证配重块(16)不被感应加热，保证提升装置可靠性。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111063465A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-24 | 上海交通大学 | 核电站严重事故研究用融物释放和形状控制装置 |
| CN111540491A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-14 | 中国核动力研究设计院 | 一种棒状燃料源项释放特性研究实验装置及其使用方法 |
| CN111785402A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-16 | 西安交通大学 | 一种研究熔融物在碎片床内迁移行为的实验装置及方法 |
| CN111785401A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-16 | 西安交通大学 | 研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置及方法 |
| CN112191287A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中国核动力研究设计院 | 一种高温熔融物全自动释放机构及其控制方法 |
| CN113327695A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-31 | 深圳市赛迈特新材料有限公司 | 一种带电磁屏蔽可释放熔融物的试验装置 |
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111063465A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-04-24 | 上海交通大学 | 核电站严重事故研究用融物释放和形状控制装置 |
| CN111063465B (zh) * | 2019-12-13 | 2023-08-22 | 上海交通大学 | 核电站严重事故研究用融物释放和形状控制装置 |
| CN111540491A (zh) * | 2020-05-14 | 2020-08-14 | 中国核动力研究设计院 | 一种棒状燃料源项释放特性研究实验装置及其使用方法 |
| CN111540491B (zh) * | 2020-05-14 | 2022-04-01 | 中国核动力研究设计院 | 一种棒状燃料源项释放特性研究实验装置及其使用方法 |
| CN111785402A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-16 | 西安交通大学 | 一种研究熔融物在碎片床内迁移行为的实验装置及方法 |
| CN111785401A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-10-16 | 西安交通大学 | 研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置及方法 |
| CN111785401B (zh) * | 2020-07-02 | 2022-05-06 | 西安交通大学 | 研究核反应堆严重事故下熔融物分层现象的实验装置及方法 |
| CN112191287A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-08 | 中国核动力研究设计院 | 一种高温熔融物全自动释放机构及其控制方法 |
| CN112191287B (zh) * | 2020-09-30 | 2021-11-02 | 中国核动力研究设计院 | 一种高温熔融物全自动释放机构及其控制方法 |
| CN113327695A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-08-31 | 深圳市赛迈特新材料有限公司 | 一种带电磁屏蔽可释放熔融物的试验装置 |
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