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高温钠热管在空气中泄漏实验研究

刘帅 周源 康明铭 袁园 杜政瑀 何晓强 胡伟

王超, 张智刚, 彭康玮, 等. 钠滴燃烧仿真模型研究[J]. 原子能科学技术, 2014(7): 1212-1217. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0039
引用本文: 王超, 张智刚, 彭康玮, 等. 钠滴燃烧仿真模型研究[J]. 原子能科学技术, 2014( 7): 1212- 1217. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0039
Liu Shuai, Zhou Yuan, Kang Mingming, Yuan Yuan, Du Zhengyu, He Xiaoqiang, Hu Wei. Experimental Study on Leakage of High Temperature Sodium Heat Pipe in the Air[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 39-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0039
Citation: Liu Shuai, Zhou Yuan, Kang Mingming, Yuan Yuan, Du Zhengyu, He Xiaoqiang, Hu Wei. Experimental Study on Leakage of High Temperature Sodium Heat Pipe in the Air[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 39-44. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0039

高温钠热管在空气中泄漏实验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0039
基金项目: 核反应堆系统设计技术重点实验室运行基金(HT-KFKT-02-2020016)
详细信息
    作者简介:

    刘 帅(1998—),男,硕士研究生,现主要从事热管方向研究,E-mail: 871572881@qq.com

    通讯作者:

    周 源,E-mail: zhouyuan1911@126.com

  • 中图分类号: TL334

Experimental Study on Leakage of High Temperature Sodium Heat Pipe in the Air

  • 摘要: 热管冷却反应堆中的高温金属钠发生泄漏后,会与空气反应产生燃烧甚至爆炸,危害堆芯安全。针对高温状态下热管钠泄漏存在实验稀少、现象不明等问题,本文开展了钠热管顶部泄漏模拟实验,将15 g钠放入不锈钢管加热至904.8℃,在湿度13.12 g/mL的湿润空气中打开,测量过程中用压力、温度变化衡量危险程度。结果为热管泄漏会发生燃烧产生黄色火焰,发出爆炸响声,反应室中检测到压力脉冲0.081 MPa,反应室最高升温192.1℃。实验结果(包括实验现象和泄漏过程分析)为后续热管冷却堆的设计和安全评估提供了参考。

     

  • 图  1  实验装置示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Experimental Device

    图  2  热管段 单位:mm

    Figure  2.  Heat Pipe Section

    图  3  实验过程图片

    Figure  3.  Pictures of Experiments

    图  4  实验过程参数变化

    Figure  4.  Parameter Changes During the Experiment

    图  5  重复性实验超压和升温曲线

    Figure  5.  Overpressure and Temperature Rise in Repeated Experiments

    图  6  实验产物

    Figure  6.  Experimental Product

    表  1  传感器参数

    Table  1.   Sensor Parameters

    测量目标 测量仪器 测量范围 仪器误差
    热管及反应室温度 K型热电偶 0~1300℃ 1℃
    反应室压力 压力传感器 0~1 MPa 0.05%
    反应室湿度 温湿度传感器 0~100%RH 4%RH
      注:①%RH(Relative Humidity)为相对湿度单位,指空气实际所含水蒸气密度和同温下饱和水蒸气密度的百分比值
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    表  2  钠主要参与的化学反应方程式

    Table  2.   Main Chemical Reaction Equations Involved with Sodium

    编号 反应名称 化学方程式 1 mol钠放热/kJ
    1 钠水反应 2Na+2H2O(g)=2NaOH+H2 183.8
    2 钠水反应 2Na+H2O(g)=Na2O+H2 −34.7(吸热)
    3 钠氧反应 2Na+O2=Na2O2 255.45
    4 钠氧反应 4Na+O2=2Na2O 204.6
    5 钠氧水反应 4Na+2H2O(g)+O2=4NaOH 304.7
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-02
  • 修回日期:  2023-02-20
  • 网络出版日期:  2023-12-11
  • 刊出日期:  2023-12-15

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