本發(fā)明涉及一種嚴重事故工況下反應(yīng)堆壓力容器安全性測試系統(tǒng)，屬于壓力容器結(jié)構(gòu)安全性測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在堆芯熔融嚴重事故條件下壓力容器(又名‘安全殼’)的結(jié)構(gòu)安全性事關(guān)重大，必須保證安全殼在規(guī)定時間內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整性，堆芯熔融物將滯留在壓力容器內(nèi)，不得外泄，否則將造成生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞，威脅人類的生產(chǎn)、生活活動。在堆芯熔融極端事故期間，安全殼內(nèi)表面最大溫度可能超過其熔點溫度1327℃，造成內(nèi)壁面的局部融化，甚至熔穿，此時，由于冷卻水的冷卻作用，安全殼內(nèi)、外壁面溫差很大，安全殼將承受很大的熱應(yīng)力。日本福島核事故表明，事故條件下安全殼仍可能存在一定的內(nèi)壓，與傳統(tǒng)安全殼內(nèi)未考慮內(nèi)壓影響相比，條件更加苛刻，更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失效。要使安全殼結(jié)構(gòu)不發(fā)生失效行為，必須保證壓力邊界結(jié)構(gòu)完整性。一方面，要確保冷卻水對安全殼的冷卻作用保持在核狀沸騰，并將安全殼器壁傳遞的熱量充分帶走，以免發(fā)生熱失效；另一方面，需防止安全殼產(chǎn)生嚴重的高溫蠕變損傷甚至破損，發(fā)生結(jié)構(gòu)失效。在嚴重事故條件下，安全殼器壁可能存在著不同的失效模式：可能會出現(xiàn)熔穿破裂；也可能出現(xiàn)內(nèi)壁的熔化剝落，器壁逐漸減薄，材料逐漸進入塑性區(qū)，結(jié)構(gòu)極限承載能力下降；甚至可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的全部壁厚上都處于蠕變或塑性狀態(tài)，由此導致結(jié)構(gòu)瞬間失穩(wěn)坍塌。國內(nèi)外不少學者對此開展了研究，然而很少同時考慮高溫度梯度、結(jié)構(gòu)不連續(xù)和內(nèi)壓等因素對安全殼結(jié)構(gòu)完整性的影響，這些因素恰恰是嚴重事故條件下保障安全殼結(jié)構(gòu)安全所必然關(guān)注的關(guān)鍵因素。

對于極端事故(堆芯熔融)條件下壓力容器的結(jié)構(gòu)安全性，必須通過試驗數(shù)據(jù)驗證壓力容器設(shè)計的合理性，最關(guān)心的是壓力容器結(jié)構(gòu)失效的時間、地點、機制，以及采用何種措施可以避免發(fā)生極端事故條件下壓力容器的結(jié)構(gòu)失效。為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種嚴重事故工況下反應(yīng)堆壓力容器安全性測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)可模擬壓力容器在極端加載條件下結(jié)構(gòu)失效過程，可觀測安全殼發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞時的多項參數(shù)，這種極端加載條件體現(xiàn)在安全殼內(nèi)部熔融物的溫度達到了金屬的熔點溫度(>1100℃)，而且通過特定的加熱器，對熔融物均勻地進行恒溫或變溫加熱。通過加壓裝置，可使安全殼內(nèi)部的最大壓力值達10MPa，進一步，實現(xiàn)安全殼內(nèi)部壓力可調(diào)。通過安全殼外部冷卻水的冷卻作用，模擬安全殼內(nèi)、外壁面高溫度梯度的溫度分布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有反應(yīng)堆壓力容器安全性測試方法存在的上述不足，本發(fā)明提供一種可模擬壓力容器在極端加載條件下結(jié)構(gòu)失效過程，可觀測安全殼發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞時的多項參數(shù)的嚴重事故工況下反應(yīng)堆壓力容器安全性測試系統(tǒng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

嚴重事故工況下反應(yīng)堆壓力容器安全性測試系統(tǒng)，包括加熱器和安全殼，所述的安全殼的上方固定在外支撐墻頂部，所述的安全殼的下封頭處于懸空狀態(tài)；其特征在于：所述的安全殼的下方設(shè)置有溢流塔，所述的溢流塔的上方固定在內(nèi)支撐墻頂部，所述的溢流塔的球形封頭處于懸空狀態(tài)；所述的溢流塔的下方設(shè)置有儲存冷卻水的蓄水池，所述的蓄水池為溢流塔提供冷卻水，整個所述的安全殼的下封頭沉侵在冷卻水內(nèi)；

所述的安全殼內(nèi)設(shè)置有加熱器，所述的加熱器用于對安全殼內(nèi)的熔融物進行均勻恒溫或變溫加熱；所述的熔融物通過安全殼頂部的澆注通道倒入安全殼內(nèi)；在熔融物的高溫作用下所述的溢流塔內(nèi)的冷卻水被加熱沸騰且在溢流塔內(nèi)形成沸騰池和蒸汽汽流；

所述的安全殼與一加壓裝置通過管道和閥門相連接，所述的加壓裝置上連接有一對加壓裝置進行壓力調(diào)節(jié)的氣壓調(diào)節(jié)裝置，所述的安全殼上連接有氣體供給裝置；試驗時，所述的氣體供給裝置向所述的安全殼內(nèi)充入惰性氣體。

進一步，在所述的溢流塔的球形封頭上設(shè)置有多個沿中軸線左右對稱布置的用于觀察冷卻水由核狀沸騰進入到膜狀沸騰的轉(zhuǎn)變過程的高速攝像儀。

進一步，所述的安全殼的下封頭的內(nèi)、外壁面上分別設(shè)置有網(wǎng)狀分布的熱電偶，內(nèi)壁面上設(shè)置有K型熱電偶，外壁面上設(shè)置有C型熱電偶。

進一步，所述的加熱器由多層蜘蛛網(wǎng)狀加熱圈構(gòu)成，所述的多層蜘蛛網(wǎng)狀加熱圈包括8根經(jīng)向加熱圈、1個主加熱圈、4層緯向加熱圈；每層所述的緯向加熱圈包含7個加熱圈，并且每層緯向加熱圈由8根沿周向均勻分布的支撐梁支撐；所述的支撐梁、經(jīng)向加熱圈、緯向加熱圈形成的交匯點處均布有所述的K型熱電偶，所述的C型熱電偶的設(shè)置位置與K型熱電偶的設(shè)置位置相對應(yīng)。

進一步，所述的溢流塔的球形封頭的最低端為冷卻水的進口，所述的溢流塔的頂部為冷卻水的出口，位于所述的溢流塔上端的外支撐墻與內(nèi)支撐墻之間具有供冷卻水回落到蓄水池內(nèi)的回流通道；所述的冷卻水的出口處安裝有冷凝器，所述的冷凝器固定安裝在外支撐墻上。

進一步，所述的熔融物由28％質(zhì)量分數(shù)的CaO和72％質(zhì)量分數(shù)的B₂O₃組成，所述的熔融物事先在熔爐內(nèi)加熱融化。

進一步，所述的蓄水池中的冷卻水通過水泵和管道泵入到溢流塔，管道上設(shè)置有流量計和調(diào)節(jié)閥。

進一步，所述的安全殼上端配置有安全殼蓋，所述的安全殼與安全殼蓋之間設(shè)置有壓緊石墨墊片；在所述的安全殼蓋上設(shè)置有觀測口，所述的安全殼蓋上設(shè)置有澆注口壓板。

進一步，所述的安全殼內(nèi)的熔融物的上方設(shè)置有隔離板，所述的隔離板上開有澆注口，所述的澆筑口與安全殼蓋上的澆注口在同一條豎直通道上。

進一步，還包括控制臺，所述的控制臺通過線路與以下部件相連：氣壓調(diào)節(jié)裝置、水泵、截止閥、壓力傳感器、加熱器、冷凝器、位移傳感器、高速攝像儀、K型熱電偶、C型熱電偶、調(diào)節(jié)閥?？刂婆_通過操作界面上的軟件設(shè)置各種參數(shù)，從而實現(xiàn)壓力、溫度、流量的控制，同時獲得多種測試數(shù)據(jù)，如變形量、溫度值、流速、沸騰圖像。

本發(fā)明所述的加熱器對熔爐倒入安全殼內(nèi)的熔融物進行均勻恒溫或者變溫加熱，此時，通過水泵把冷卻水打入溢流塔內(nèi)，使得整個安全殼下封頭沉侵在水里，通過改變冷卻水的流速和流量來實現(xiàn)不同的冷卻效果。進一步，為了測試安全殼內(nèi)壓對結(jié)構(gòu)安全性的影響，由加壓裝置把惰性氣體打入安全殼的腔體內(nèi)，使內(nèi)壓升高到所需的水平。因此，本測試系統(tǒng)可以模擬嚴重事故(芯部熔融)下安全殼在高溫度梯度下的失效過程，在一定的時間內(nèi)，通過網(wǎng)狀布置的位移傳感器測量的安全殼下封頭的蠕變和塑性變形，并獲取安全殼內(nèi)允許的最大壓力值，進一步通過高速攝像儀觀測安全殼外沸騰池的冷卻作用。

作為優(yōu)選，所述的安全殼可采用法國的16MND5，德國的20CrMoNi5-5或美國的SA508Gr.3壓力容器用鋼；

作為優(yōu)選，所述的熔融物的密度大致為2500kg/m³，這種熔融物的融化溫度為1200℃，熔融物熔化所需的最大功率為40kW。進一步，對安全殼內(nèi)進行堆芯熔融模擬時，必須先利用加熱器對安全殼進行預(yù)熱，使其達到500℃左右的溫度，然后由熔爐冶煉所得的熔融物注入安全殼，避免熱沖擊的產(chǎn)生。

作為優(yōu)選，所述的加熱器的主材料采用二硅化鉬(molybdenum silicide)，分子式為MoSi₂，熔點為2030℃，密度為6.28g/cm，電阻率為21.5×10Ω·cm，熱導率為45W/m·K，熱膨脹系數(shù)為7.8×10/K；加熱器的輔材采用耐腐蝕的石英玻璃，并摻少量玻璃相狀的耐高溫的氧化物材料。

作為優(yōu)選，所述的安全殼采用10倍縮比模型，即試驗用的安全殼幾何尺寸比真實結(jié)構(gòu)縮小10倍，進一步，安全殼下封頭的外直徑約為650mm，安全殼的總高約為1200mm，安全殼的壁厚約為25mm，溢流塔與安全殼之間冷卻水通道約30mm，熔融物在安全殼下封頭內(nèi)的高度約280mm。

加壓試驗時，所述的加壓裝置往安全殼內(nèi)打入一定壓力水平的惰性氣體，作為優(yōu)選，惰性氣體一般為氬氣或氮氣，加壓裝置的壓力可通過氣壓調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)，最大壓力可達10MPa，進一步，加壓試驗必須在熔融物進入穩(wěn)定換熱狀態(tài)以后才能進行，即只有在安全殼內(nèi)、外壁面能量達到平衡時才能往安全殼內(nèi)充入一定壓力水平的惰性氣體。

作為優(yōu)選，所述的安全殼的外壁通過冷卻水進行冷卻，冷卻水由水泵泵入溢流塔，使得整個安全殼下封頭沉侵在水里，此時安全殼上的熱量由冷卻水帶走，由于加熱作用，冷卻水進入沸騰狀態(tài)，此時，溢流塔上方水蒸汽通過冷凝器的冷卻又變成了冷卻水，實現(xiàn)了冷卻水的循環(huán)利用。進一步，為了實現(xiàn)不同的冷卻效果，利用調(diào)節(jié)閥對冷卻水的流速和流量進行調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，所述的安全殼下封頭內(nèi)、外壁面都設(shè)置有熱電偶，以測量溫度的變化情況，由于內(nèi)壁面溫度較高，采用K型熱電偶，允許最高溫度達1300℃，而外壁面溫度較低，采用C型熱電偶，使用溫度范圍為[25℃,1000℃]，所有的熱電偶的導線都采用耐高溫耐腐蝕的材料進行保護。進一步，安全殼內(nèi)、外壁面的熱電偶呈現(xiàn)空間網(wǎng)狀分布，K型熱電偶的布置位置處于加熱器經(jīng)向加熱圈和緯向加熱圈各交匯點，K型熱電偶的布置位置與C型熱電偶的布置位置在安全殼內(nèi)、外壁面基本對應(yīng)。

與以往的試驗裝置相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

(1)考慮了內(nèi)壓對安全殼高溫結(jié)構(gòu)失效的影響，而且壓力可調(diào)；

(2)安全殼內(nèi)的熔融物加熱均勻，實現(xiàn)恒溫或者變溫加熱，溫度調(diào)節(jié)更加靈活；

(3)熔融物在安全殼外熔爐內(nèi)預(yù)先加熱，更加真實地模擬堆芯熔融事故工況，前期有效地保護了安全殼，使得測試數(shù)據(jù)更加真實，更接近實際狀況；

(4)增加了安全殼預(yù)熱環(huán)節(jié)，避免了熱沖擊的破壞作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明加熱器及熱電偶的布置圖。

具體實施方式

參照圖1和圖2，嚴重事故工況下反應(yīng)堆壓力容器安全性測試系統(tǒng)，包括加熱器15和安全殼18，所述的安全殼18的上方固定在外支撐墻14頂部，所述的安全殼18的下封頭處于懸空狀態(tài)；所述的安全殼18的下方設(shè)置有溢流塔20，所述的溢流塔20的上方固定在內(nèi)支撐墻25頂部，所述的溢流塔20的球形封頭處于懸空狀態(tài)；所述的溢流塔20的下方設(shè)置有儲存冷卻水的蓄水池26，所述的蓄水池26為溢流塔20提供冷卻水，整個所述的安全殼18的下封頭沉侵在冷卻水內(nèi)；

所述的安全殼18內(nèi)設(shè)置有加熱器15，所述的加熱器15用于對安全殼18內(nèi)的熔融物22進行均勻恒溫或變溫加熱；所述的熔融物22通過安全殼頂部的澆注通道19倒入安全殼18內(nèi)；在熔融物22的高溫作用下所述的溢流塔20內(nèi)的冷卻水被加熱沸騰且在溢流塔20內(nèi)形成沸騰池24和蒸汽汽流17；

所述的安全殼18與一加壓裝置3通過管道和閥門11相連接，所述的加壓裝置3上連接有一對加壓裝置3進行壓力調(diào)節(jié)的氣壓調(diào)節(jié)裝置，所述的安全殼上連接有氣體供給裝置7；試驗時，所述的氣體供給裝置向所述的安全殼18內(nèi)充入惰性氣體。

進一步，在所述的溢流塔20的球形封頭上設(shè)置有多個沿中軸線左右對稱布置的用于觀察冷卻水由核狀沸騰進入到膜狀沸騰的轉(zhuǎn)變過程的高速攝像儀23。

進一步，所述的安全殼18的下封頭的內(nèi)、外壁面上分別設(shè)置有網(wǎng)狀分布的熱電偶，內(nèi)壁面上設(shè)置有K型熱電偶28，外壁面上設(shè)置有C型熱電偶32。

進一步，所述的加熱器15由多層蜘蛛網(wǎng)狀加熱圈構(gòu)成，所述的多層蜘蛛網(wǎng)狀加熱圈包括8根經(jīng)向加熱圈、1個主加熱圈、4層緯向加熱圈；每層所述的緯向加熱圈包含7個加熱圈，并且每層緯向加熱圈由8根沿周向均勻分布的支撐梁支撐；所述的支撐梁、經(jīng)向加熱圈、緯向加熱圈形成的交匯點處均布有所述的K型熱電偶28，所述的C型熱電偶32的設(shè)置位置與K型熱電偶28的設(shè)置位置相對應(yīng)。

進一步，所述的溢流塔20的球形封頭的最低端為冷卻水的進口，所述的溢流塔的頂部為冷卻水的出口，位于所述的溢流塔上端的外支撐墻與內(nèi)支撐墻之間具有供冷卻水回落到蓄水池內(nèi)的回流通道；所述的冷卻水的出口處安裝有冷凝器16，所述的冷凝器16固定安裝在外支撐墻上。

進一步，所述的熔融物22由28％質(zhì)量分數(shù)的CaO和72％質(zhì)量分數(shù)的B₂O₃組成，所述的熔融物22事先在熔爐12內(nèi)加熱融化。

進一步，所述的蓄水池26中的冷卻水通過水泵29和管道泵入到溢流塔20，管道上設(shè)置有流量計30和調(diào)節(jié)閥31。

進一步，所述的安全殼18上端配置有安全殼蓋33，所述的安全殼18與安全殼蓋33之間設(shè)置有壓緊石墨墊片；在所述的安全殼蓋33上設(shè)置有觀測口34，所述的安全殼蓋33上設(shè)置有澆注口壓板13。

進一步，所述的安全殼18內(nèi)的熔融物22的上方設(shè)置有隔離板21，所述的隔離板21上開有澆注口，所述的澆筑口與安全殼蓋33上的澆注口在同一條豎直通道上。

進一步，還包括控制臺8，所述的控制臺8通過線路與以下部件相連：氣壓調(diào)節(jié)裝置1、水泵29、截止閥4、壓力傳感器9、加熱器15、冷凝器16、位移傳感器27、高速攝像儀23、K型熱電偶28、C型熱電偶32、調(diào)節(jié)閥31。控制臺8通過操作界面上的軟件設(shè)置各種參數(shù)，從而實現(xiàn)壓力、溫度、流量的控制，同時獲得多種測試數(shù)據(jù)，如變形量、溫度值、流速、沸騰圖像。

本發(fā)明所述的加熱器15對熔爐12倒入安全殼18內(nèi)的熔融物22進行均勻恒溫或者變溫加熱，此時，通過水泵29把冷卻水打入溢流塔20內(nèi)，使得整個安全殼下封頭沉侵在水里，通過改變冷卻水的流速和流量來實現(xiàn)不同的冷卻效果。進一步，為了測試安全殼內(nèi)壓對結(jié)構(gòu)安全性的影響，由加壓裝置3把惰性氣體打入安全殼的腔體內(nèi)，使內(nèi)壓升高到所需的水平。因此，本測試系統(tǒng)可以模擬嚴重事故(芯部熔融)下安全殼在高溫度梯度下的失效過程，在一定的時間內(nèi)，通過網(wǎng)狀布置的位移傳感器27測量的安全殼下封頭的蠕變和塑性變形，并獲取安全殼內(nèi)允許的最大壓力值，進一步通過高速攝像儀23觀測安全殼外沸騰池24的冷卻作用。

本發(fā)明為了對熔融物,22實現(xiàn)均勻且有效的加熱作用，采用了如圖2中所示的加熱器15，它主要包括8根經(jīng)向加熱圈VI、1個主加熱圈V、4層緯向加熱圈III。從徑向看，每層緯向加熱圈III包含7個加熱圈，每層緯向加熱圈III由8根沿周向均勻分布的支撐梁II支撐。在每個經(jīng)向加熱圈VI和緯向加熱圈III形成的交匯點上布置了K型熱電偶28。其中VII所指的是熱電偶的總線接頭，具有溫度信號采集與輸出作用；IV是經(jīng)向加熱圈，起通電加熱作用，還具有一定的支持作用。

作為優(yōu)選，所述的安全殼18可采用法國的16MND5，德國的20CrMoNi5-5或美國的SA508Gr.3壓力容器用鋼；

作為優(yōu)選，所述的熔融物22的密度大致為2500kg/m³，這種熔融物22的融化溫度為1200℃，熔融物22熔化所需的最大功率為40kW。進一步，對安全殼內(nèi)進行堆芯熔融模擬時，必須先利用加熱器對安全殼進行預(yù)熱，使其達到500℃左右的溫度，然后由熔爐冶煉所得的熔融物注入安全殼，避免熱沖擊的產(chǎn)生。

作為優(yōu)選，所述的加熱器15的主材料采用二硅化鉬(molybdenum silicide)，分子式為MoSi₂，熔點為2030℃，密度為6.28g/cm，電阻率為21.5×10Ω·cm，熱導率為45W/m·K，熱膨脹系數(shù)為7.8×10/K；加熱器的輔材采用耐腐蝕的石英玻璃，并摻少量玻璃相狀的耐高溫的氧化物材料。

作為優(yōu)選，所述的安全殼18采用10倍縮比模型，即試驗用的安全殼幾何尺寸比真實結(jié)構(gòu)縮小10倍，進一步，安全殼下封頭的外直徑約為650mm，安全殼的總高約為1200mm，安全殼的壁厚約為25mm，溢流塔與安全殼之間冷卻水通道約30mm，熔融物在安全殼下封頭內(nèi)的高度約280mm。

加壓試驗時，所述的加壓裝置3往安全殼18內(nèi)打入一定壓力水平的惰性氣體，作為優(yōu)選，惰性氣體一般為氬氣或氮氣，加壓裝置3的壓力可通過氣壓調(diào)節(jié)裝置1調(diào)節(jié)，最大壓力可達10MPa，進一步，加壓試驗必須在熔融物22進入穩(wěn)定換熱狀態(tài)以后才能進行，即只有在安全殼內(nèi)、外壁面能量達到平衡時才能往安全殼內(nèi)充入一定壓力水平的惰性氣體。

作為優(yōu)選，所述的安全殼18的外壁通過冷卻水進行冷卻，冷卻水由水泵29泵入溢流塔20，使得整個安全殼下封頭沉侵在水里，此時安全殼上的熱量由冷卻水帶走，由于加熱作用，冷卻水進入沸騰狀態(tài)，此時，溢流塔上方水蒸汽通過冷凝器16的冷卻又變成了冷卻水，實現(xiàn)了冷卻水的循環(huán)利用。進一步，為了實現(xiàn)不同的冷卻效果，利用調(diào)節(jié)閥對冷卻水的流速和流量進行調(diào)節(jié)。

作為優(yōu)選，所述的安全殼下封頭內(nèi)、外壁面都設(shè)置有熱電偶，以測量溫度的變化情況，由于內(nèi)壁面溫度較高，采用K型熱電偶，允許最高溫度達1300℃，而外壁面溫度較低，采用C型熱電偶，使用溫度范圍為[25℃,1000℃]，所有的熱電偶的導線都采用耐高溫耐腐蝕的材料進行保護。進一步，安全殼內(nèi)、外壁面的熱電偶呈現(xiàn)空間網(wǎng)狀分布，K型熱電偶的布置位置處于加熱器經(jīng)向加熱圈和緯向加熱圈各交匯點，K型熱電偶的布置位置與C型熱電偶的布置位置在安全殼內(nèi)、外壁面基本對應(yīng)。

本實施例試驗開始前，所述的安全殼18下封頭內(nèi)部沒有熔融物，安全殼18外壁面也沒有冷卻水的冷卻作用；試驗開始后，安全殼18在加熱器15的作用下預(yù)熱15分鐘，使安全殼18的預(yù)熱溫度達到500℃左右，此時，熔爐12內(nèi)熔融物22已加熱至熔化狀態(tài)，準備完畢后，熔融物22由熔爐12經(jīng)澆注通道19豎直地倒入安全殼18內(nèi)，隨即，加熱器15根據(jù)控制臺8所設(shè)置溫度值進行恒溫或升溫加熱，使熔融物22的溫度維持或者達到所需的溫度值，熔融物22之上設(shè)置有隔離板21。

試驗開始后，所述的溢流塔20內(nèi)將由水泵29向其泵入冷卻水，水流從溢流塔20的球形封頭最低端入口進入，從溢流塔20的頂部出口流出，冷卻水經(jīng)芯部熔融狀態(tài)下的安全殼的加熱作用后，在溢流塔20和安全殼18之間迅速地形成沸騰池24，將熔融物22的熱量充分帶走，防止安全殼18熔穿，由于高溫加熱作用，有部分冷卻水轉(zhuǎn)化為水蒸汽，進一步，溢流塔20上方流出的水和水蒸汽將經(jīng)過冷凝器16的冷卻作用重新變回冷卻水，完成冷卻水的循環(huán)利用。由于水泵29與溢流塔20最底部入口之間設(shè)置有調(diào)節(jié)閥31和流量計30，可以利用它們對冷卻水的流速和流量進行控制，以達到不同的冷卻效果。

為了測試安全殼18內(nèi)氣體壓力對其結(jié)構(gòu)失效的影響，安全殼18裝配了安全殼蓋33，它們之間配有特制的壓緊石墨墊片，通過螺栓把安全殼18、石墨墊片、安全殼蓋33裝配起來，安全殼蓋33上開有惰性氣體管道入口，通過管道和截止閥11連接到加壓裝置3，為了調(diào)節(jié)氣體壓力，加壓裝置3通過管道與氣壓調(diào)節(jié)裝置1相連，加壓裝置3的氣源來自于氣體供給裝置7，為了精確地控制加壓裝置的氣壓，加壓裝置3上面設(shè)置有壓力傳感器2和壓力表6，進一步，處于裝置安全性考慮，加壓裝置3上配有安全閥5，起到泄壓和溢流的作用。

本測試系統(tǒng)的主要實施步驟如下：

Ⅰ)根據(jù)試驗大綱的要求，準備好惰性氣體氣源供應(yīng)量、熔融物22，蓄水池26內(nèi)冷卻水充足；

II)控制臺8所連的水路和電路上各元器件調(diào)試完畢，無異常情況發(fā)生；

III)開啟安全殼18預(yù)熱模式，利用加熱器15把安全殼18預(yù)熱至500℃左右的溫度；

IV)利用氣體供給裝置7給加壓裝置3充入一定壓力的氣體，同時，利用熔爐12對熔融物22進行加熱熔化成液態(tài)；

V)把熔爐12內(nèi)液態(tài)熔融物22倒入安全殼18內(nèi)，根據(jù)溫度設(shè)置值啟動加熱器15對熔融物22進行恒溫或變溫加熱；

VI)當安全殼18內(nèi)熔融物22的溫度達到所需的溫度值時，迅速開啟水泵29往溢流塔20內(nèi)泵入冷卻水，利用冷卻水對安全殼18進行冷卻；

VI)根據(jù)熱電偶28、32反饋的溫度信號，對冷卻水的流速和流量進行控制，使安全殼18外壁面溫度始終維持在[100℃，150℃]以內(nèi)，即保持核狀沸騰冷卻模式；

VII)讓安全殼18在芯部熔融條件下至少工作72小時，保證不發(fā)生壁厚熔穿或破裂現(xiàn)象，在此期間，利用位移傳感器27對安全殼下封頭的變形量進行測量；

VIII)在加壓工作模式下，需等待第(VII)步驟中安全殼18內(nèi)熔融物22的能量與外界冷卻水所帶走的熱量相等，即達到穩(wěn)定傳熱狀態(tài)時，利用加壓裝置3對安全殼18充入一定壓力水平的惰性氣體，利用氣壓調(diào)節(jié)裝置1使安全殼18內(nèi)維持一定的壓力水平，然后觀測各項參數(shù)的變化情況；

IX)根據(jù)試驗大綱的要求，完成各項參數(shù)的測量，在規(guī)定的時間內(nèi)完成各項試驗任務(wù)，拍照并記錄存檔，并對數(shù)據(jù)進行計算及分析，最后完成試驗報告。

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。