基于气动悬浮的高温氧化物熔体热物性测量

堆芯熔融物的热物性是研究反应堆严重事故进程及堆内堆外现象机理的重要基础参数。当堆芯熔化时，堆内温度达3 000 K,形成U-Zr-O-Fe多元混合物，而气动悬浮技术是优选的高温下测量堆芯熔融物基础热物性的技术。本文描述了一套基于气动悬浮和激光加热技术的密度、表面张力和黏度的测量装置，目前已实现高温氧化物密度的实验测量。装置采用收缩-扩张型锥形喷嘴悬浮球状样品，采用CO₂连续激光器加热并熔化样品，采用双色红外测温仪监测样品的温度并进行激光器功率反馈控制；采用高速相机记录样品轮廓的变化，并结合图像分析法计算样品的体积，最后得到被测材料在高温下的密度。实验测量得到2 750～3 200 K范围内氧化锆熔体的密度，其在熔点(2 988 K)处的密度为4.717 g/cm~3,温度系数为-7.202×10^-4 g/(cm~3·K)。