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铅铋气溶胶动力学实验平台研制与初步参数测量

王雨晴 邓理邻 倪木一 武杰伟 谭怡 景福庭 夏明明 田超

王雨晴, 邓理邻, 倪木一, 武杰伟, 谭怡, 景福庭, 夏明明, 田超. 铅铋气溶胶动力学实验平台研制与初步参数测量[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 178-185. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0178
引用本文: 王雨晴, 邓理邻, 倪木一, 武杰伟, 谭怡, 景福庭, 夏明明, 田超. 铅铋气溶胶动力学实验平台研制与初步参数测量[J]. 核动力工程, 2024, 45(1): 178-185. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0178
Wang Yuqing, Deng Lilin, Ni Muyi, Wu Jiewei, Tan Yi, Jing Futing, Xia Mingming, Tian Chao. Development of Test Platform for LBE Aerosol Kinetics and Preliminary Parameter Measurement[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 178-185. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0178
Citation: Wang Yuqing, Deng Lilin, Ni Muyi, Wu Jiewei, Tan Yi, Jing Futing, Xia Mingming, Tian Chao. Development of Test Platform for LBE Aerosol Kinetics and Preliminary Parameter Measurement[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(1): 178-185. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0178

铅铋气溶胶动力学实验平台研制与初步参数测量

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.01.0178
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-24-2021008);广东省重点研发项目(2021B0101250002)
详细信息
    作者简介:

    王雨晴(1997—),女,博士研究生,主要从事铅铋快堆源项模拟与实验研究,E-mail: wangyq289@mail2.sysu.edu.cn

    通讯作者:

    倪木一,E-mail: nimuyi@mail.sysu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Development of Test Platform for LBE Aerosol Kinetics and Preliminary Parameter Measurement

  • 摘要: 铅铋快堆的一回路冷却剂液态铅铋合金(LBE)受中子辐照会产生放射性核素210Po,210Po具有一定挥发性,有必要深入研究210Po的迁移扩散行为。气溶胶是易挥发放射性核素释放的主要载体,本文基于国内外关于反应堆气溶胶实验平台的设计运行经验研制了LBE气溶胶动力学实验平台,通过结合扫描电迁移率法和光学散射法,实现了对LBE气溶胶粒子计数与粒径分布的广谱测量。测量结果表明,LBE气溶胶的粒径分布主要为纳米级。通过对测量结果的数据处理,初步开展了LBE气溶胶动力学分析,从而为铅铋快堆放射性气溶胶的后续安全分析提供关键参数。

     

  • 图  1  LBE气溶胶动力学实验平台示意图

    DEMC—电迁移率分级器;UF-CPC冷凝颗粒计数器;P—压力表;T—温度表

    Figure  1.  Schematic Diagram of Test Platform for LBE Aerosol Kinetics

    图  2  LBE气溶胶生成系统示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of LBE Aerosol Generation System

    图  3  光学散射法和扫描电迁移率法的测量结果对比

    Figure  3.  Comparison of Measurement Results between Optical Scattering Method and Scanning Electromobility Method

    图  4  不同载气流量下的LBE气溶胶颗粒数

    Figure  4.  Number of LBE Aerosol Particles under Different Carrier Gas Flow Rates

    图  5  不同载气下的LBE气溶胶颗粒数

    Figure  5.  Number of LBE Aerosol Particles under Different Carrier Gases

    图  6  873 K下LBE气溶胶颗粒数

    Figure  6.  Number of LBE Aerosol Particles at 873 K

    图  7  873 K下LBE气溶胶颗粒质量浓度分布与占比

    Figure  7.  Mass Concentration Distribution and Proportion of LBE Aerosol Particles at 873 K

    图  8  873 K下LBE气溶胶颗粒的fn

    Figure  8.  fn of LBE Aerosol Particles at 873 K

    图  9  873 K下LBE气溶胶颗粒的Fn

    Figure  9.  Fn of LBE Aerosol Particles at 873 K

    表  1  LBE气溶胶环境腔实验工况

    Table  1.   Test Condition of LBE Aerosol Generation Environment Chamber

    实验条件 具体参数
    环境腔尺寸(长×宽×高) 2000 mm×500 mm×1000 mm
    湿度范围 30%~100% RH;
    控制精度+2%~−3% RH
    温度范围 283~343 K;
    控制精度±2 K
      RH—相对湿度
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    表  2  气溶胶测量系统参数

    Table  2.   Parameters of Aerosol Measurement System

    参量名称 扫描电迁移率法 光学散射法
    设备型号 U-SMP Promo 2000
    粒径范围 8 ~1200 nm 0.2~10 μm;0.3~17 μm;
    0.6 ~40 μm;2 ~100 μm
    峰值颗粒数/cm−3 0~108 1~106
    体积流量/(L·min−1) 2.5~14 5
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    表  3  载气体积流量的敏感性实验

    Table  3.   Sensitivity Experiment of Carrier Gas Flow Rate

    实验编号 1 2 3
    载气体积流量/sccm 20 50 100
    载气种类 Ar/1%H2 Ar/1%H2 Ar/1%H2
    蒸发温度/K 873.5 873.5 873.5
    环境腔温度/K 298 298 298
    峰值颗粒粒径/nm 30.5 30.5 32.8
    峰值颗粒数/cm−3 4169 4154 4256
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    表  4  载气种类的敏感性实验

    Table  4.   Sensitivity Experiment of Carrier Gas Type

    实验编号 4 5 6
    蒸发温度/K 873.5 873.5 873.5
    载气种类 Ar/1%H2 N2 He
    载气体积流量/sccm 100 100 100
    环境腔温度/K 298 298 298
    峰值颗粒粒径/nm 26.4 30.5 12.8/89.8
    峰值颗粒数/cm−3 500 643 143/212
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    表  5  LBE环境气溶胶粒径测量实验参数

    Table  5.   Experimental Parameters of LBE Aerosol Particle Size Measurement in Real Environment

    实验编号 7 8 9
    样品温度/K 873.5
    载气种类 Ar/1%H2 Ar/1%H2 Ar/1%H2
    载气体积流量/sccm 100 100 100
    伴热温度/K 413 413
    环境腔温度/K 298 298 298
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-02-26
  • 修回日期:  2023-03-30
  • 刊出日期:  2024-02-15

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