一種液態金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水實驗裝置以及測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液態金屬反應堆換熱器破口事故模擬的技術領域，具體涉及一種液態金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水實驗裝置以及測量裝置。
【背景技術】
[0002]兩相流廣泛存在于動力、化工、石油、冶金、管道運輸、醫藥、制冷、核能等領域。常見有氣液兩相流，存在與鍋爐的水冷壁、石化輸運管道和其他傳熱傳質設備等。氣液兩相流十分復雜，氣體可以壓縮、相界面不固定，兩相間存在滑移，兩相間物理、化學性質存在較大差異，其運動規律尚未完全被認識，兩相流測量難度大。常見的氣液兩相流研宄采用氣體注入液態中，采用高速攝像系統、壓力傳感器等手段觀察氣/液兩相流變化。然而在很多領域、如液態金屬反應堆破口事故下，金屬冶煉廠等條件下，水注入液態金屬，水汽化成水蒸氣，在液態金屬中形成氣液兩相流，由于液態金屬的不可透光性，高速攝像機等無法實現測量。在傳統的注水裝置中，注水系統每調節注水深度或者注水量都需要調節。
[0003]在高溫高壓環境下模擬水注入液態金屬工況模擬仍然存在諸多難點，如注水裝置的逆流、破口深度調節和破口大小的調節等。目前，國內還沒有開展液態重金屬反應堆換熱器破口實驗裝置與方法的研宄。國際上僅有少量國家在該方面進行了研宄，俄羅斯科學家采用注水管路向下直接浸入液態重金屬中，采用爆破片模擬爆破口，只能模擬大破口實驗，該裝置無法調節注水深度和破口大小。意大利科學家采用從容器底部注入高壓水，該注入方式和真實反應堆破口不符，該裝置采用開有小孔的堵頭設計，可以模擬小破口，調節注入深度和破口大小。
【發明內容】
[0004]本發明要解決技術問題為:克服現有裝置功能單一等缺陷，提供一種液態金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水裝置以及測量裝置，具有模擬破口更真實，功能齊全、拆卸方便等優點，可研宄不同破口大小、注水深度調節、指定壓力爆破的換熱器破口實驗研宄。
[0005]本發明采用的技術方案為:一種液態金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水實驗裝置，包括注水管路、反應容器、液態重金屬，堵頭、注水內管系統、高壓水和高壓水罐，高壓水罐中高壓水通過注水管路連接到液態重金屬，快速響應蒸汽閥門隔斷高壓水，注水管路前端套有注水內管系統，注水內管系統前端設有堵頭，堵頭上連有可調節開孔大小系統；堵頭浸入反應容器中的液態重金屬；注水內管系統包括注水管路外管路、注水內管路、半圓形凹槽、插孔和插銷，注水內管系統長度可調節，其中插裝在注水管路外管路的注水內管路，注水內管路每隔一定距離設置有半圓形凹槽，半圓形凹槽相對應的插孔，插孔上可穿入插銷，插銷和半圓形凹槽上設置有凹槽螺紋，凹槽螺紋擰緊固定在半圓形凹槽中，通過耐液態金屬腐蝕高溫高壓波紋管實現注水內管路和注水管路外管路的動密封，所述注水內管路的頂部延伸出一個同心圓板和外管路內壁相連，注水內管路的端部形成指定傾斜角度的坡面，坡面和堵頭前端內壁前端相連，堵頭前端內壁設置有和內管道端部外壁相對應的堵頭接口螺紋，擰緊在注水內管路端部，該坡面的厚度選擇可以實現在指定壓力下脫落，堵頭前端內壁浸沒在液態重金屬中，距離注水內管路端部設置有同心圓板，同心圓板上開有節流孔，調節旋鈕控制傳動軸轉動角度遮住節流孔實現對破口大小的調節。
[0006]其中，內管道端部設置有同心圓板，同心圓板上開有節流孔，隔板板上有擋板，調節旋鈕控制傳動軸轉動角度遮住節流孔，改變破口大小，通過耐液態金屬腐蝕高溫高壓波紋管實現內管和外管的動密封，注水內管路的端部形成指定傾斜角度的坡面，坡面和堵頭前端內壁前端相連，堵頭前端內壁通過螺紋擰緊在所述坡面，該堵頭坡面的厚度和傾斜角度選擇可以實現在指定壓力下脫落。
[0007]本發明另外提供一種用于氣液兩相流可視化測量裝置，在液態重金屬中注水/氣管道附近深入玻璃透明管道，在玻璃管外壁安裝有空泡探針，該空泡探針采用通斷式，管道徑或光學孔徑儀，光學孔徑儀直接和高速攝像機連接，通過空泡探針測量空泡率，通過光學孔徑儀、高速攝像機獲得玻璃透明管道附近的氣/液兩相流混合圖像。
[0008]本發明與現有發明相比的優點在于:
[0009]I)本發明一種液態重金屬反應堆換熱器破口模擬實驗裝置中，通過推拉注水內管道來調節注水深度，當達到預期的深度后，使用螺栓鎖定注水管長度，解決現有注水管道不能調節長度的問題。
[0010]2)本發明中在注水內管道前端面設置擋板，由調節旋鈕進行轉動，通過擋板轉動改變節流孔的實際孔徑，無需拆卸管道就可以實現孔徑的調節，使用方便，使得實現注水口大小的調節。同時擋板在注水完成后可以將擋板完全遮住以防止液態重金屬逆流。堵頭前端通過螺紋擰緊在內管道端部坡面，該堵頭坡面的厚度和傾斜角度選擇可以實現在指定壓力下脫落。
[0011]3)本發明在注水端口采用自制的通斷式探針、光學孔徑儀器和高速攝像機組成，可拍攝獲得液態重金屬中氣泡的局部圖像。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的一種金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水裝置示意圖；
[0013]圖2為注水內管系統6的示意圖；
[0014]圖3為調節開孔大小系統5的示意圖；
[0015]圖中，注水管路1、反應容器2、液態重金屬3、堵頭4、可調節開孔大小系統5、注水內管系統6、高壓水7、高壓水罐8、快速響應蒸汽閥門9、注水管路外管路10、注水內管路
11、半圓形凹槽12、插孔13、插銷14、液態重金屬液面15、壁面壓力傳感器16、凹槽螺紋17，同心圓板18、外管路內壁19、坡面20、堵頭前端內壁21、內管道端部外壁22、堵頭接口螺紋23、隔板24、節流孔24、擋板25、轉動軸26、調節旋鈕27、耐液態金屬腐蝕高溫高壓波紋管28、高溫高壓波紋管30、玻璃透明管道29、可視化系統30、空泡探針31、光學孔徑儀32、高速攝像機33。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖以及具體實例進一步說明本發明。
[0017]如圖1所示，一種金屬反應堆換熱器破口事故模擬注水裝置，包括高壓水罐8、反應容器2、注水管路I等。高壓水罐8中高壓水7通過注水管道I連接到液態重金屬3，快速響應蒸汽閥門9隔斷高壓水7，注水管道前端套有注水內管