一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法
【技术领域】
[0002] 本发明涉及核电设备领域，特别涉及一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法。
【背景技术】
[0003] 根据我国发展低碳经济的需要和实施可持续发展的要求，降低火电在能源结构 中所占比例、大力发展核电，是我国电力未来的发展方向。牺牲混凝土是欧洲压水反应堆 (EPR)的重要组成部分，该种反应堆是世界第三代核电技术的代表，该技术的一个重大革新 之处在于通过牺牲混凝土的作用，使核电站在严重核事故中对公共与环境安全性更高。当 严重核事故发生时，牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用，氧化堆芯熔融物的高放射性成分， 降低堆芯熔融物的温度及减少安全壳内部压力的增加，防止反应堆堆芯熔融物穿透底板而 造成严重的核污染。
[0004] 牺牲混凝土和堆芯熔融物相互作用过程中，由于堆芯衰变热的作用，导致牺牲混 凝土发生长期高温熔蚀行为。牺牲混凝土在轴向、径向的熔蚀行为，关乎到核电站的安全。 然而，目前国外文献中披露的牺牲混凝土长期熔蚀实验装置所需设备复杂，成本高，测量数 据少，精度低。
[0005] 中国专利申请号为201410342725. 9的发明专利公开了《核电牺牲混凝土高温熔 蚀简易试验装置及方法》，实现了牺牲混凝土短期的熔蚀深度、试件变形量的测量，然而该 专利所公开的试验装置和方法不能测量牺牲混凝土长期高温熔蚀行为。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种方法简 单、成本低、测量数据多、精度高的牺牲混凝土长期熔蚀实验方法。
[0007] 技术方案：本发明提供的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，包括以下步骤： (1) 牺牲混凝土试件的制作，所述牺牲混凝土试件包括底座（21)和圆环柱（22 );在试件 底座（21)的中轴线上自上而下插入4个K型热电偶，依次编号为热电偶1至热电偶4 ;在试 件圆环柱（22)的中部水平截面上，左侧壁和右侧壁内分别插入4个K型热电偶，相对设置， 其中，左侧壁内的热电偶从内圆向外圆依次编号为热电偶5至热电偶8,右侧壁内的热电偶 从内圆向外圆依次编号为热电偶9至热电偶12 ;对牺牲混凝土试件标准养护； (2) 将牺牲混凝土试件置于牺牲混凝土长期熔蚀实验装置内，将各热电偶与多通道温 度测量仪连接； (3) 根据所需的长期熔蚀实验的时间以及所需的电感加热功率，调节三相通用变频器， 获得所需的中频电流；再调节三相自耦变压器，在所需的长期熔蚀实验的时间里设置能产 生上述电感加热功率的电压，获得所需的电感加热功率； (4) 对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的熔蚀速率进行测试：将熔融不锈钢注入到牺牲混 凝土试件中，同时打开多通道温度测量仪，此时为0时刻；用秒表记录各个编号的热电偶在 多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示表明牺 牲混凝土已经熔蚀到该热电偶所在位置；记录各个编号的热电偶在多通道温度测量仪上无 读数显示的时刻如T
【主权项】
1. 一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 牺牲混凝土试件的制作，所述牺牲混凝土试件包括底座（21)和圆环柱（22 );在试件 底座（21)的中轴线上自上而下插入4个K型热电偶，依次编号为热电偶1至热电偶4 ;在试 件圆环柱（22)的中部水平截面上，左侧壁和右侧壁内分别插入4个K型热电偶，相对设置， 其中，左侧壁内的热电偶从内圆向外圆依次编号为热电偶5至热电偶8,右侧壁内的热电偶 从内圆向外圆依次编号为热电偶9至热电偶12 ;对牺牲混凝土试件标准养护； (2) 将牺牲混凝土试件置于牺牲混凝土长期熔蚀实验装置内，将各热电偶与多通道温 度测量仪连接； (3) 根据所需的长期熔蚀实验的时间以及所需的电感加热功率，调节三相通用变频器， 获得所需的中频电流；再调节三相自耦变压器，在所需的长期熔蚀实验的时间里设置能产 生上述电感加热功率的电压，获得所需的电感加热功率； (4) 对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的熔蚀速率进行测试：将熔融不锈钢注入到牺牲混 凝土试件中，同时打开多通道温度测量仪，此时为O时刻；用秒表记录各个编号的热电偶在 多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示表明牺 牲混凝土已经熔蚀到该热电偶所在位置；记录各个编号的热电偶在多通道温度测量仪上无 读数显示的时刻如下：?、t2、t3、t4、％、t6、t7、t8、t,、t1Q、ti:1、t12 ,时间单位为秒（S); (5) 根据各热电偶在牺牲混凝土中的位置及各热电偶在多通道温度测量仪上无读数显 示的时刻，计算得到：
(6) 测量对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的径向熔蚀深度：注入的熔融不锈钢完全冷却 后，将其取出，沿其中轴线自上而下取10个测点；测量牺牲混凝土试件与该测点相应位置 上注入熔融不锈钢前后径向半径大小，将注入后径向半径减去注入前径向半径，即为该测 点处径向熔蚀深度； (7) 测量对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的轴向熔蚀深度：在牺牲混凝土试件底部沿任 意直径上取10个测点，测量牺牲混凝土试件与该测点相应位置上注入熔融不锈钢前后轴 向深度大小，将注入后轴向深度减去注入前轴向深度，即为该测点处轴向熔蚀深度。
2. 根据权利要求1所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（1) 中，所述牺牲混凝土试件的高度H为600~800mm、内径d为300~500mm、外径D为600~ 800mm、底厚 150 ~250mm。
3. 根据权利要求1所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（1) 中，相邻热电偶之间间隔距离为30~50mm，优选40mm;最顶部的热电偶1距底座（1)的 上底面距离为30~50mm,优选40mm,热电偶5和热电偶9距圆环柱（22)的内表面距离 为30~50mm，优选40mm。
4. 根据权利要求1所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（I) 中，标准养护条件为温度20±2°C，湿度95%以上，养护时间为28天。
5. 根据权利要求1所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（2) 中，所述牺牲混凝土长期熔蚀实验装置包括本体（1)、三相自耦变压器（2)、三相通用变频 器（3);所述本体（1)自内而外依次包括圆环形的固定内壁（11)、保温层（12)、内绝缘层 (13)、电感线圈（14)、外绝缘层（15)、保护层（16);所述三相自耦变压器（2)、三相通用变频 器（3)和电感线圈（14)依次连接。
6. 根据权利要求2所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：所述三相 自耦变压器（2)为提供380V~250kV连续变压的变压器；所述三相通用变频器（3)为提 供500Hz~10000Hz中频电流的变频器；所述固定内壁（11)的厚度为20~50mm，其材 质为木材、塑料或有机玻璃；所述保温层（12)为3~5层石棉布；所述内绝缘层（13)为3~ 5层无碱玻璃丝布；所述电感线圈（14)为1层缠绕于内绝缘层（13)上的裸露铜绞线；所述 外绝缘层（15)为3~5层无碱玻璃丝布；所述保护层（16)为3~5层硅钛防火布。
7. 根据权利要求2所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（6) 中，相邻测点间距为10-20mm，优选15mm。
8. 根据权利要求2所述的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，其特征在于：步骤（7) 中，相邻测点间距为10_20mm，优选15mm。
【专利摘要】本发明提供的一种牺牲混凝土长期熔蚀实验方法，包括牺牲混凝土试件的制作、调节三相通用变频器获得所需的中频电流、再调节三相自耦变压器获得所需的电感加热功率、对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的熔蚀速率进行测试、根据各热电偶在牺牲混凝土中的位置及各热电偶在多通道温度测量仪上无读数显示的时刻，计算牺牲混凝土在轴向的平均熔蚀速率和径向平均熔蚀速率为、对牺牲混凝土长期熔蚀过程中的轴向、径向熔蚀深度进行测试。该方法采用常规测量仪器，操作简单方便，能够同时测量牺牲混凝土在长期熔蚀情况下的轴向、径向的熔蚀速率和牺牲混凝土轴向、径向熔蚀深度；该方法设备简单，成本低，测量数据多，测量精度高。
【IPC分类】G01N1-28, G01N25-48
【公开号】CN104713905
【申请号】CN201510068413
【发明人】褚洪岩, 孙伟, 蒋金洋, 于英俊
【申请人】东南大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月10日