北京世紀(jì)森朗鉛鉍腐蝕反應(yīng)釜，適用于鉛鉍熔液介質(zhì)環(huán)境下材料的抗腐蝕性能測(cè)試。主要控氧、氫濃度、氬氣氛控制。鉛鉍腐蝕測(cè)試反應(yīng)釜由承載框架、加載單元、控制系統(tǒng)、熔化釜、實(shí)驗(yàn)釜、加熱系統(tǒng)、氣路控制系統(tǒng)、試驗(yàn)軟件等組成。加載單元及釜蓋可電動(dòng)升降，方便試樣的卸除與安裝。氣體控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)抽真空、鉛鉍腐蝕測(cè)試反應(yīng)釜充氬氣、趕氧、回路對(duì)接鼓氣等功能。實(shí)驗(yàn)釜蓋留有抽真空、充氬氣、測(cè)溫、測(cè)液位等接口。

鉛鉍腐蝕測(cè)試反應(yīng)釜，鉛鉍合金綜合試驗(yàn)裝置TCTL，實(shí)驗(yàn)釜、熔化釜、管路選用耐鉛鉍腐蝕的材質(zhì)，采用電加熱方式，設(shè)置多點(diǎn)溫度檢測(cè)控制，保證整個(gè)鉛鉍回路的溫度。

鉛鉍腐蝕測(cè)試反應(yīng)釜，鉛鉍合金(LBE)具有優(yōu)良的中子學(xué)與物理化學(xué)性能,是核能系統(tǒng)鉛基快堆的候選冷卻劑材料,同時(shí)也是未來ADS系統(tǒng)重要的候選散裂靶材料和次臨界堆候選冷卻劑材料之一。但是,LBE自身氧化及其對(duì)結(jié)構(gòu)材料腐蝕會(huì)影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,成為國際上備受關(guān)注的亟待解決的重要科學(xué)問題。為了深入開展LBE自身氧化行為以及LBE與材料相互作用效應(yīng)的研究,研發(fā)一套控氧液態(tài)鉛鉍合金實(shí)驗(yàn)裝置,并開展了裝置性能測(cè)試與實(shí)驗(yàn)研究。主要研發(fā)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)結(jié)果:1.根據(jù)LBE介質(zhì)的特性與實(shí)驗(yàn)裝置要求,利用CFD數(shù)值仿真方法,分析了裝置結(jié)構(gòu)對(duì)LBE流動(dòng)的影響,并不斷優(yōu)化參數(shù),最終完成了控氧液態(tài)鉛鉍合金實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與建設(shè)。該裝置主要由真空系統(tǒng)、儲(chǔ)料與給料系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、高溫屏蔽泵系統(tǒng)、流量測(cè)量系統(tǒng)、氧含量控制與測(cè)量系統(tǒng)以及材料實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等構(gòu)成,其總體技術(shù)指標(biāo)為:LBE裝機(jī)容量約500 kg,LBE流量0~3 m~3/h,最高工作溫度600℃,氧含量范圍10~(-6) wt-ppm~飽和氧,真空度好于5×10~(-4) Pa,漏率優(yōu)于5×10~-77 Pa·L/s,承受正壓≤0.6 MPa。2.成功研制了可用于600℃高溫LBE環(huán)境中的零泄漏屏蔽泵。該屏蔽泵采用了單級(jí)單吸離心泵的結(jié)構(gòu)形式,利用CFD數(shù)值仿真方法對(duì)葉輪與泵室進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并將電機(jī)腔與泵室在結(jié)構(gòu)上完全隔離。

關(guān)于世紀(jì)森朗鉛鉍腐蝕反應(yīng)釜，液態(tài)鉛鉍合金(LBE)由于其良好的導(dǎo)熱性和化學(xué)惰性等優(yōu)良性質(zhì)在新型核反應(yīng)堆以及加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)(ADS)中都有著廣泛的應(yīng)用.但在中高溫情況下其對(duì)結(jié)構(gòu)材料的嚴(yán)重腐蝕限制了其發(fā)展.研究液態(tài)鉛鉍合金腐蝕過程及其機(jī)理對(duì)液態(tài)鉛鉍合金反應(yīng)堆的發(fā)展有重要意義.目前廣泛使用的腐蝕分析模型將三維對(duì)流擴(kuò)散方程簡(jiǎn)化為一維常微分方程進(jìn)行解析求解,雖然計(jì)算效率高,但是精度較差.本文基于CFD方法,從三維的對(duì)流-傳質(zhì)擴(kuò)散方程出發(fā),使用OpenFOAM開源軟件建立非等溫液態(tài)金屬閉合回路的腐蝕模型,對(duì)于回路中壁面處腐蝕和沉積的速率進(jìn)行了模擬計(jì)算.結(jié)果驗(yàn)證活性氧控技術(shù)具有良好的效果,可以顯著降低腐蝕和腐蝕產(chǎn)物的沉積速率.另外,對(duì)于幾個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析,結(jié)果表明回路的腐蝕和沉積速率同管徑和管長(zhǎng)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系,而與流速呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系.