引言

       熔鹽反應(yīng)堆被認(rèn)為是Z有希望的下一代核電站項(xiàng)目之一，近年來(lái)人們對(duì)熔鹽反應(yīng)堆的興趣又重新燃起。反應(yīng)堆核心產(chǎn)生的熱量通過(guò)熔鹽轉(zhuǎn)移到工業(yè)上。以熱能的形式存儲(chǔ)和傳輸媒體應(yīng)用于熔鹽反應(yīng)堆熔鹽必須滿足一些要求，如中子俘獲截面低、化學(xué)穩(wěn)定性高溫、強(qiáng)烈的輻射、低熔點(diǎn)溫度和高沸點(diǎn)溫度、大比熱容和熱導(dǎo)率、低粘度和蒸汽壓力等。熔融氟化物可以滿足上述要求，自20世紀(jì)50年代以來(lái)已在飛機(jī)反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)和熔鹽反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)中得到應(yīng)用。近年來(lái)，隨著對(duì)清潔、可持續(xù)能源需求的不斷增加，熔鹽反應(yīng)器越來(lái)越受到人們的重視。因此，氟化物熔融鹽在高溫下的熱物理性能與傳熱性能密切相關(guān)，對(duì)于反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)以及利用這些熔鹽的傳熱和儲(chǔ)存系統(tǒng)具有重要意義。

成果介紹 

       Peng Zhang等人首次采用激光閃射技術(shù)測(cè)定了高溫液態(tài)氟鹽的導(dǎo)熱系數(shù)。設(shè)計(jì)了一種特殊的石墨坩堝，用于排除溶解氣體，防止熔鹽溢出，同時(shí)采用特殊的處理工藝制備均勻試樣。。該組合模型對(duì)數(shù)據(jù)分析是可行的。用蒸餾水和純KNO3熔鹽對(duì)坩堝結(jié)構(gòu)、試樣制備、數(shù)據(jù)分析等激光閃射方法的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。此外，在773-973 K的溫度范圍內(nèi)，氦氣氣氛下，使用LINSEIS的熱擴(kuò)散/熱導(dǎo)測(cè)量?jī)xLFA 1000進(jìn)行測(cè)定，46.5 mol% LiF - 11.5 mol% NaF - 42 mol%KF （FLiNaK）熔融鹽的熱擴(kuò)散系數(shù)為1.64*10^-3 - 2.48*10^-3 cm²/s。采用差示掃描量熱法確定比熱容為1.88 ± 0.08 J/g K，在773-973 K溫度范圍內(nèi)計(jì)算得到FLiNaK熔鹽的導(dǎo)熱系數(shù)為0.652-0.927 W/m K，誤差± 0.023 W/m K。

圖文案例

1、測(cè)量熱擴(kuò)散系數(shù)的坩堝示意圖

2、LFA裝置原理圖

3、制備的FLiNaK熔鹽樣品的圖像（1. FLiNaK熔鹽；2. 石墨坩堝）

4、FLiNaK熔鹽的有效比熱容

5、FLiNaK熔鹽的的有效導(dǎo)熱系數(shù)

結(jié)論

       本文首次為激光閃射技術(shù)研制了一種專用坩堝，用于測(cè)量熔融氟鹽在高溫下的熱擴(kuò)散率。首先對(duì)蒸餾水和純KNO₃熔鹽進(jìn)行了測(cè)試，驗(yàn)證了坩堝結(jié)構(gòu)和試樣制備方法的可靠性，結(jié)果表明該組合模型對(duì)數(shù)據(jù)分析是可行的。在773-973 K的溫度范圍內(nèi)，F(xiàn)LiNaK熔鹽的熱擴(kuò)散系數(shù)為1.64*10^-3 - 2.48*10^-3 cm²/s。采用差示掃描量熱法測(cè)定800-973 K溫度范圍內(nèi)的比熱容為1.88 ± 0.08 J/g K。773 ~ 973 K溫度范圍內(nèi)計(jì)算得出FLiNaK熔鹽的導(dǎo)熱系數(shù)為0.652-0.927 W/m K，誤差為± 0.023 W/m K，與文獻(xiàn)中廣泛接受的數(shù)值吻合較好。