背景介紹

熔鹽在300℃以上的高溫下具有穩(wěn)定性，并展現(xiàn)出優(yōu)異的熱性能。這些性能對于需要高效傳熱的應(yīng)用場景至關(guān)重要，例如核裂變反應(yīng)堆和太陽能發(fā)電廠。特別是FLiNaK熔鹽，它是氟化鋰（LiF）、氟化鈉（NaF）和氟化鉀（KF）的共晶混合物，是一種很有前景的反應(yīng)堆建造材料，以其高導(dǎo)熱性而著稱。在熔鹽反應(yīng)堆（一種先進(jìn)的核反應(yīng)堆）中，FLiNaK被用作裂變材料的載體介質(zhì)。這些反應(yīng)堆利用熔鹽的高熔點(diǎn)和出色的傳熱能力，實(shí)現(xiàn)更高效、更安全的核裂變。而確定并優(yōu)化熔鹽的熱導(dǎo)率，是開發(fā)新一代核反應(yīng)堆（即熔鹽反應(yīng)堆或液態(tài)鹽反應(yīng)堆）過程中的關(guān)鍵一步。

有多種測定液體熱導(dǎo)率的方法，每種方法都各有利弊。在測量過程中，避免因?qū)α骱蜔彷椛涠斐蔁崃繐p失至關(guān)重要，因?yàn)檫@些因素會帶來顯著的測量誤差，進(jìn)而得出不準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，在穩(wěn)態(tài)測量方法中，由于測量時需要施加溫度梯度，就會產(chǎn)生對流現(xiàn)象，而且通常較長的測量時間會使這種情況更加嚴(yán)重。測定熔鹽熱導(dǎo)率最有前景的方法是激光閃射法，因?yàn)樗且环N絕對測量方法，所以無需使用參考材料進(jìn)行校準(zhǔn)。此外，由于所需樣品量少且測量時間短，對流效應(yīng)被降到了低水平。然而，由于激光閃射法主要是為均勻的固態(tài)材料設(shè)計(jì)的，因此需要構(gòu)建一種特殊的樣品支架。

如上圖展示了所構(gòu)建的樣品支架的設(shè)計(jì)。該支架由石墨制成，因?yàn)榧词乖谳^高溫度下，石墨也能承受鹽的腐蝕性。支架的底部和頂部以一種特定方式連接，使得在支架中間部分能確定樣品的厚度為一定距離。同時該設(shè)計(jì)還在側(cè)面留出了額外空間，以便材料在較高溫度下能夠膨脹。此外，頂部設(shè)有孔洞，以便材料產(chǎn)生的任何氣體能夠逸出。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)槿芙獾臍怏w可能會形成氣泡，從而導(dǎo)致材料不均勻或與支架接觸不良。