一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统

技术领域

本发明涉及共晶反应实验的技术领域，特别涉及一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统。

背景技术

对于第三代的水冷核反应堆及第四代的钠冷快堆，严重事故发生的过程中，两者均涉及到一系列的关键物理现象，包括燃料元件的损坏、变形，熔融物的迁移和积累，以及之后熔融物在下封头的重新分布等。由于堆型不同，这些现象既有相似性，也有差异性。

首先，碳化硼作为吸收棒材料被应用于多种类型的反应堆中，如水冷反应堆和钠冷快堆等，且这些反应堆的主要结构材料均为316或304不锈钢。在反应堆正常运行时，由于碳化硼的熔点高达2584K，具有优良的热力学稳定性，所以能与不锈钢可稳定共处。但在部分严重事故中，堆内温度可能高于两者反应的共晶点(约1473K)，此时碳化硼和不锈钢之间会发生共晶反应。该反应使不锈钢未达其熔点(约1723K)即熔化。

然而，在水冷堆与钠冷快堆严重事故中，熔融物在下封头的情况却存在显著差异。在第三代水冷反应堆发生严重事故时，熔融物会在下封头处重新分布形成分层熔池，整体呈现液态。但是，在第四代核能系统钠冷快堆严重事故发生时，事故会随着时间的推移发展至事故后堆芯材料重新分布(Post-Accident Material Relocation，PAMR)阶段。在此阶段，熔融燃料会从堆芯区域被释放出来。不同于轻水堆在发生严重事故后可能在压力容器下封头形成分层熔融池，对于钠冷快堆，普遍认为熔融燃料在抵达下封头前就会在冷却剂液钠的作用(Fuel-Coolant Interaction，FCI)下，冷却并碎化成碎片或固体颗粒，并最终在反应容器下封头处堆积成碎片床，因此整体呈现固体颗粒堆积。

上述的熔池和碎片床会与下封头材料直接接触，当温度超过两者的共晶点时，这些接触的结构材料之间可能会发生共晶反应，从而导致特定材料在远低于其熔点的温度下熔化。

因此，为更准确地评估和分析水冷反应堆和钠冷快堆严重事故的发展进程，必须充分关注并对共晶反应这一现象进行研究；但是现有的实验设备仅能模拟固态金属与固态金属之间面接触时的共晶反应，并不能模拟下封头碎片床状态下的共晶反应，更不能模拟液态金属与固态金属之间的共晶反应，即无法实现共晶反应的全面研究分析。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统，以解决现有技术无法实现共晶反应全面研究分析的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统，包括堆芯共晶反应装置、下封头碎片床共晶反应装置、固液共晶反应装置、温控装置和摄像装置；所述堆芯共晶反应装置包括设有观察窗的第一高温加热炉、以及设于所述第一高温加热炉内的第一支撑架、滑块、第一负重块和反应物收集容器；两所述滑块滑动设于所述第一支撑架顶部相对的两侧，两所述滑块的滑动轨迹往所述第一支撑架内部斜下方延伸，两所述滑块相对的表面均设有反应金属固定孔；所述第一负重块承托于两所述滑块上；所述反应物收集容器设于所述滑块推动金属进行反应的区域下方；所述下封头碎片床共晶反应装置包括设有观察窗的第二高温加热炉、以及设于所述第二高温加热炉内的第二支撑架、玻璃管、推压杆和第二负重块；所述玻璃管固定安装于所述第二支撑架上；所述推压杆以可拆卸的方式插装于所述玻璃管内；所述第二负重块承托于所述推压杆上；所述固液共晶反应装置包括固态金属加热器、金属液化加热炉、活塞杆、第三负重块和气压调节机构；所述固态金属加热器设于所述金属液化加热炉外部；所述金属液化加热炉设有与其内部导通的活塞通道；所述活塞杆以可拆卸的方式与所述活塞通道插装为活塞活动结构；所述第三负重块承托于所述活塞杆上；所述气压调节机构与所述金属液化加热炉内部连接导通；所述温控装置用于调控所述固液共晶反应装置、所述堆芯共晶反应装置、以及所述下封头碎片床共晶反应装置的实验温度；所述摄像装置用于拍摄记录实验过程。

在其中一个实施例中，所述第一支撑架设有两相对布置的支撑壁，两所述支撑壁的顶部均设有往所述第一支撑架内部倾斜的斜向承托面；所述滑块侧部设有推压面，所述推压面上设有所述反应金属固定孔，两所述滑块的所述推压面平行相对；所述滑块下部设有斜向滑动面，两所述滑块的所述斜向滑动面分别与对应的所述斜向承托面滑动贴合。

在其中一个实施例中，所述第一支撑架内部设有两相对布置的定位板，两所述定位板之间悬空安装有所述反应物收集容器。

在其中一个实施例中，所述第二支撑架设有两相对布置的定位块，两所述定位块之间设有管套，所述管套的截面为弧形状，所述管套内套有所述玻璃管。

在其中一个实施例中，所述金属液化加热炉的外壁包裹有多圈加热圈；所述金属液化加热炉的内部下方设有承托架，所述承托架与所述活塞通道的端口抵接，所述承托架上设有穿孔，所述穿孔导通所述金属液化加热炉和所述活塞通道两者的内部空间。

在其中一个实施例中，所述金属液化加热炉还设有第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶和所述第二热电偶均与所述温控装置电性连接；所述第一热电偶竖向延伸布置于所述金属液化加热炉内，所述第一热电偶的测温部置于所述金属液化加热炉的底部；所述第二热电偶的测温部置于所述穿孔内，所述第二热电偶的测温部与所述承托架的承托面平齐。

在其中一个实施例中，所述活塞通道包括相互连接的第一管段和第二管段，所述第一管段外露于所述金属液化加热炉外部，所述第二管段设于所述金属液化加热炉内；所述固液共晶反应装置还包括第三支撑架，所述金属液化加热炉设于所述第三支撑架内，所述固态金属加热器以可拆卸的方式安装于所述第三支撑架上，拆卸状态的所述固态金属加热器用于加热所述第一管段。

在其中一个实施例中，所述固态金属加热器设有弧形槽，所述固态金属加热器的加热区域设于所述弧形槽内，所述弧形槽用于与所述第一管段的外壁套接。

在其中一个实施例中，所述活塞杆的外壁上设有长度指示刻度，所述长度指示刻度沿所述活塞杆的长度方向延伸布置。

在其中一个实施例中，所述气压调节机构包括气瓶、接通所述气瓶和所述金属液化加热炉内部的输气管路、以及设于所述输气管路上的阀门和气压表。

本发明的有益效果如下：

在进行应用时，所述温控装置用于调控实验温度，所述摄像装置用于拍摄记录实验过程，所述堆芯共晶反应装置用于模拟两种固态金属之间的共晶反应，所述下封头碎片床共晶反应装置用于模拟碎片床共晶反应，所述固液共晶反应装置用于模拟固态金属与液态金属的共晶反应；因此在采用本发明公开的技术方案后，则可满足多种情况下的共晶反应模拟，也便于利用拍摄结果进行研究分析，切实解决了现有技术无法实现共晶反应全面研究分析的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的结构示意图；

图2是图1的堆芯共晶反应装置结构示意图；

图3是图2的反应金属固定孔结构示意图；

图4是图1的下封头碎片床共晶反应装置结构示意图；

图5是图4的管套截面结构示意图；

图6是图1的固液共晶反应装置结构示意图；

图7是图6的固态金属加热器俯视结构示意图。

附图标记如下：

10、堆芯共晶反应装置；11、第一高温加热炉；12、第一支撑架；121、支撑壁；122、斜向承托面；13、滑块；131、反应金属固定孔；132、推压面；133、斜向滑动面；14、第一负重块；15、反应物收集容器；16、定位板；

20、下封头碎片床共晶反应装置；21、第二高温加热炉；22、第二支撑架；23、玻璃管；24、推压杆；25、第二负重块；26、定位块；27、管套；

30、固液共晶反应装置；31、固态金属加热器；311、弧形槽；32、金属液化加热炉；321、活塞通道；321a、第一管段；321b、第二管段；322、加热圈；33、活塞杆；331、长度指示刻度；34、第三负重块；35、气压调节机构；351、气瓶；352、输气管路；353、阀门；354、气压表；36、承托架；361、穿孔；371、第一热电偶；372、第二热电偶；38、第三支撑架；

40、温控装置；

50、摄像装置；

61、第一金属棒；62、第二金属棒；63、第一金属；64、第二金属碎片；65、铅棒；66、铋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在现有技术中，为实现对共晶现象的研究，技术人员尝试设计了多种多样的实验装置，譬如在专利申请号为201810429277.4的申请文件中，其公开了一种研究核反应堆严重事故下共晶反应的实验装置，利用该装置以固体金属球和块状金属为材料进行模拟实验，以此间接研究压水反应堆堆芯材料在严重事故过程中的共晶反应机理。实验时，将相互反应的两种金属浸没在高沸点硅油的容器内，并把容器放置在有石英玻璃透视窗的加热箱内加热，同时利用高速摄像仪对两种金属因发生共晶反应而出现的形态及位置变化过程进行全程录制。

但该技术方案主要存在以下不足：

第一，只能研究金属固体间的共晶反应，全面性不足。因为在第三代水冷反应堆中，下封头处的共晶反应发生在分层熔池与下封头固体材料之间，为液体与固体间的反应，该技术方案无法囊括。

第二，该技术方案的接触面为球形曲面和平面，但在堆芯的共晶反应中，堆芯材料之间的接触情况可能为两个平面进行接触，因此，该方案无法模拟该接触情况。

第三，当钠冷快堆严重事故发生时，下封头堆积的碎片床会越来越多，因此碎片床与下封头之间的接触压力也会逐渐增大，接触压力的增大会导致扩散路径数的增加，这是一个不可忽视的因素，但是该实验方案并没有控制该变量的手段。

第四，加入高沸点硅油，可能会对共晶反应的原子传输路径进行阻碍，进而导致其模拟机制与实际工况产生较大偏差。

第五，因为反应物为球体和立方体，所以在发生共晶反应时，球体可能会在下陷的过程中发生旋转，进而导致更换了接触面，并且该过程是随机的，所以会对测量造成较大误差。

第六，该装置为单个球体与金属块接触，不能模拟出严重事故中碎片床的工况，从而无法研究碎片之间的相互作用。

综上所述，已公开的技术方案实验过程中无法模拟固体-液体之间的共晶反应，对水冷反应堆中的分层熔池与下封头之间的共晶反应无法进行研究；再有，针对堆芯处的固体之间的共晶反应，该实验方案也无法模拟其接触情况；此外，该实验方案无法对固体之间的接触压力进行控制，因此该实验系统也无法用于研究固体之间的接触压力对共晶反应的影响机理。

显然，目前针对共晶反应研究的实验设备依然存在较多不足，从而无法对共晶反应进行充分的研究，为此，本发明公开了一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统，为技术人员提供了更多样的实验手段，以切实解决现有技术无法实现共晶反应全面研究分析的问题。

具体的，本发明公开了一种核反应堆严重事故下共晶反应实验系统，其实施例如图1所示，包括堆芯共晶反应装置10、下封头碎片床共晶反应装置20、固液共晶反应装置30、温控装置40和摄像装置50。

有关所述堆芯共晶反应装置10，如图1至图3所示，其包括设有观察窗的第一高温加热炉11、以及设于第一高温加热炉11内的第一支撑架12、滑块13、第一负重块14和反应物收集容器15；两滑块13滑动设于第一支撑架12顶部相对的两侧，两滑块13的滑动轨迹往第一支撑架12内部斜下方延伸，两滑块13相对的表面均设有反应金属固定孔131；第一负重块14承托于两滑块13上；反应物收集容器15设于滑块13推动金属进行反应的区域下方。

在需要进行固态金属与固态金属的共晶反应研究时，可准备两条不同材质的第一金属棒61和第二金属棒62，将第一金属棒61插入左侧滑块13的反应金属固定孔131内，将第二金属棒62插入右侧滑块13的反应金属固定孔131内，并使得第一金属棒61的右端面和第二金属棒62的左端面相互抵接，待选择重量合适的第一负重块14放置于两滑块13的顶面后，则可关闭第一高温加热炉11，以开始进行固态金属与固态金属的共晶反应研究。

在实验过程中，可以利用温控装置40调控第一高温加热炉11的内部发热温度，在第一高温加热炉11到达预设的发热温度后，第一金属棒61和第二金属棒62的接触处将会进行共晶反应，共晶反应产生的反应物将会掉落至反应物收集容器15内。

在进行共晶反应的过程中，摄像装置50可透过第一高温加热炉11的观察窗对内部情况进行录像拍摄，通过分析拍摄内容，便可得知两金属棒长度变化和反应时间的关系，从而满足了固态金属与固态金属进行共晶反应的研究需求。

而在制作和使用堆芯共晶反应装置10时，需要注意以下几点：

第一，可优选设置第一支撑架12设有两相对布置的支撑壁121，两支撑壁121的顶部均设有往第一支撑架12内部倾斜的斜向承托面122；滑块13侧部设有推压面132，推压面132上设有反应金属固定孔131，两滑块13的推压面132平行相对；滑块13下部设有斜向滑动面133，两滑块13的斜向滑动面133分别与对应的斜向承托面122滑动贴合。

在图2所示的方向中，第一支撑架12左侧的斜向承托面122为左高右低的倾斜面，左侧滑块13的底部具有左高右低的斜向滑动面133，所以当左侧的滑块13放置于左侧的支撑壁121顶部时，两者的斜向滑动面133和斜向承托面122将可实现滑动贴合，以便于左侧的滑块13能够利用自重实现往右下方的滑动。

同理，在图2所示的方向中，第一支撑架12右侧的斜向承托面122为左低右高的倾斜面，右侧滑块13的底部具有左低右高的斜向滑动面133，所以当右侧的滑块13放置于右侧的支撑壁121顶部时，两者的斜向滑动面133和斜向承托面122将可实现滑动贴合，以便于右侧的滑块13能够利用自重实现往左下方的滑动。

而且当两滑块13均正确放置到位后，两滑块13的推压面132均会处于竖直布置的状态，所以当采用此布置方式的好处在于，两滑块13将始终能够利用自重推动进行共晶反应的金属棒紧密抵接，以确保共晶反应的稳定进行。

第二，反应金属固定孔131应设置为非圆孔，譬如矩形孔便是一种较优的选择；因为将反应金属固定孔131设置为矩形孔后，只需将矩形状的金属棒插入其内，便可确保金属棒在进行共晶反应的过程不会出现自转现象。

第三，金属棒的端面并非必须为平整的平面，也可以选择球面或不规则面等，即可根据不用的研究需求选择合适的金属棒。

第四，第一负重块14的重量选择并不唯一；因为第一负重块14的作用是加强滑块13对两金属棒的施力，以确保两金属棒之间的反应完全，但考虑两金属棒不同接触程度可能会对共晶反应产生不同影响，所以只需选取不同重量的第一负重块14便可得知不同情况下的共晶反应效果，从而扩宽了共晶反应的研究面。

第五，第一支撑架12相对的两侧均可设置滑轨，以便于第一负重块14的两侧能够与滑轨滑动配合，从而实现第一负重块14的顺畅下移滑动。

第六，反应物收集容器15用于收集第一金属棒61和第二金属棒62的共晶反应产物，但由于反应温度较高，所以反应物收集容器15应采用耐高温、耐腐蚀等材质制作为宜，如坩埚则属于一种较优的选择。

第七，一般而言，会选取长度相同的两金属棒进行共晶反应，所以只需将反应物收集容器15设于两滑块13之间的中心位置，则可满足反应物收集容器15设于滑块13推动金属进行反应区域下方的需求；当然，若反应区域较大，或反应区域的位置发生变化，也只需匹配调整反应物收集容器15的设置位置即可。

第八，可优选设置第一支撑架12内部设有两相对布置的定位板16，两定位板16之间悬空安装有反应物收集容器15；采用此设置方式后，将可拉近反应物收集容器15与共晶反应发生区域的距离，以便于对共晶反应的产物进行及时回收，而且反应物收集容器15的悬空设置也便于进行散热。

其中，反应物收集容器15与定位板16之间的连接方式并不唯一，但应以反应物收集容器15可简易拆除为宜，以便于收集反应物收集容器15内的反应物，或便于对反应物收集容器15进行清洁。

第九，为确保实验的安全进行，堆芯共晶反应装置10的相关部件应使用安全稳定的材质制成，具体的，上文提及的第一支撑架12、滑块13和第一负重块14均优选使用不锈钢制成。

有关所述下封头碎片床共晶反应装置20，如图1、图4和图5所示，其包括设有观察窗的第二高温加热炉21、以及设于第二高温加热炉21内的第二支撑架22、玻璃管23、推压杆24和第二负重块25；玻璃管23固定安装于第二支撑架22上；推压杆24以可拆卸的方式插装于玻璃管23内；第二负重块25承托于推压杆24上。

在需要进行下封头碎片床相关的共晶反应研究时，先将推压杆24和第二负重块25移除，然后在玻璃管23的底部放置第一金属63，在第一金属63上铺设材质不同的第二金属碎片64，最后重新装上推压杆24和第二负重块25即可。

在实验过程中，可以利用温控装置40调控第二高温加热炉21的内部发热温度，在第二高温加热炉21到达预设的发热温度后，第一金属63和第二金属碎片64的接触处将会进行共晶反应。

在进行共晶反应的过程中，摄像装置50可透过第二高温加热炉21的观察窗对内部情况进行录像拍摄，通过分析拍摄内容，便可得知第一金属63和第二金属碎片64的反应状态和推压杆24的下沉深度，在研究这些信息和反应时间的关系后，则可满足与下封头碎片床相关的共晶反应研究需求。

而在制作和使用下封头碎片床共晶反应装置20时，需要注意以下几点：

第一，可优选设置第二支撑架22设有两相对布置的定位块26，两定位块26之间设有管套27，管套27的截面为弧形状，管套27内套有玻璃管23；此时的定位块26可采用较重的材质制成，如不锈钢便是一种较优的选择，在采用此设置方式后，先通过两定位块26对管套27进行左右夹持定位，然后通过管套27对玻璃管23进行安装固定，则可避免共晶反应进行过程中出现移位现象。

其中，此实施例的管套27并非完整的圆管状，如图5所示，其截面以设计为优弧状为宜，此时管套27不但可以稳固安装玻璃管23，而且也能实现玻璃管23的外露现象，从而保障了实验情况的拍摄需求。

第二，第二负重块25的重量选择并不唯一；因为第二负重块25的作用是加强第一金属和第二金属碎片64的接触，以确保两种金属之间的反应完全，但考虑两种金属不同接触程度可能会对共晶反应产生不同影响，所以只需选取不同重量的第二负重块25便可得知不同情况下的共晶反应效果，从而扩宽了共晶反应的研究面。

第三，第二支撑架22相对的两侧均可设置滑轨，以便于第二负重块25的两侧能够与滑轨滑动配合，从而实现第二负重块25的顺畅下移滑动。

第四，为确保实验的安全进行，下封头碎片床共晶反应装置20的相关部件应使用安全稳定的材质制成，具体的，上文提及的第二支撑架22、推压杆24、定位块26、管套27和第二负重块25均优选使用不锈钢制成。

有关所述固液共晶反应装置30，如图1、图6和图7所示，其包括固态金属加热器31、金属液化加热炉32、活塞杆33、第三负重块34和气压调节机构35；固态金属加热器31设于金属液化加热炉32外部；金属液化加热炉32设有与其内部导通的活塞通道321；活塞杆33以可拆卸的方式与活塞通道321插装为活塞活动结构；第三负重块34承托于活塞杆33上；气压调节机构35与金属液化加热炉32内部连接导通。

在需要进行固态金属与液态金属的共晶反应研究时，需要先将固态金属和液态金属均加热至所需温度，下文将假定实验用的固态金属为铅棒65、液态金属为铋66，以此进行详细说明。

首先，将铋66放入金属液化加热炉32内，利用温控装置40控制金属液化加热炉32对铋66进行加热，直至铋66变为熔融状态，测定熔融状态的铋66是否已经到达所需的预设温度和预设液位高度，若温度不符合预期，则利用温控装置40对金属液化加热炉32的加热温度进行重新调控，若液位高度不符合预期，则采取移出多余液态铋66、或添加固态铋66的方式进行液位调整，直至熔融状态的铋66到达了温度和液位高度均到达预设范围。

然后，利用固态金属加热器31对活塞通道321进行加热，待活塞通道321到达预设的温度后，则可利用夹具夹持铅棒65插入活塞通道321内，保持铅棒65与铋66处于相互分离的状态，以此将铅棒65加热至所需的预设温度。

最后，待铋66和铅棒65均加热至所需的状态后，解除夹具对铅棒65的夹持，迅速装上活塞杆33，利用第三负重块34对活塞杆33进行施压，并迅速打开气压调节机构35，以将金属液化加热炉32内的气压调节至所需范围，以开始进行固态金属与液态金属的共晶反应研究。

在进行共晶反应的过程中，摄像装置50可拍摄活塞杆33的下沉过程得知铅棒65的长度变化，通过研究铅棒65长度变化和反应时间的关系，则可得知共晶反应速率，从而满足了固态金属与液态金属进行共晶反应的研究需求。

而在制作和使用固液共晶反应装置30时，需要注意以下几点：

第一，可优选设置金属液化加热炉32的外壁包裹有多圈加热圈322；金属液化加热炉32的内部下方设有承托架36，承托架36与活塞通道321的端口抵接，承托架36上设有穿孔361，穿孔361导通金属液化加热炉32和活塞通道321两者的内部空间。

在采用此设置方式后，加热圈322能够对金属液化加热炉32的外周侧进行全面包裹，所以此时对金属液化加热炉32的加热效率高、加热覆盖范围广、而且加热均匀性也更佳。

而承托架36的上表面与活塞通道321的下端口抵接，则确保了铋66液只能经穿孔361流入活塞通道321内，即铋66液只会与铅棒65的下端面进行共晶反应，从而确保了共晶反应对铅棒65长度变化的影响因素更为单一，为日后数据的研究分析提供了便利。

第二，可优选设置金属液化加热炉32还设有第一热电偶371和第二热电偶372，第一热电偶371和第二热电偶372均与温控装置40电性连接；第一热电偶371竖向延伸布置于金属液化加热炉32内，第一热电偶371的测温部置于金属液化加热炉32的底部；第二热电偶372的测温部置于穿孔361内，第二热电偶372的测温部与承托架36的承托面平齐。

具体的，第一热电偶371从金属液化加热炉32的顶部往下插入，第一热电偶371的下端延伸至金属液化加热炉32的底部，第一热电偶371的下端为其测温部，所以在进行应用时，第一热电偶371的测温部会与铋66液接触，从而实现了测温功能；而第一热电偶371的上部置于金属液化加热炉32外，并通过相关线缆与温控装置40连接，则便于温控装置40能够获取第一热电偶371的检测结果。

而第二热电偶372则是从金属液化加热炉32的底部往上插入，第二热电偶372的上端延伸至穿孔361内，第二热电偶372的上端为其测温部，且第二热电偶372的测温部表面恰好与承托架36的承托面平齐，所以在进行应用时，第二热电偶372的测温部会与铅棒65接触，从而实现了测温功能；而第二热电偶372的下部置于金属液化加热炉32外，并通过相关线缆与温控装置40连接，则便于温控装置40能够获取第二热电偶372的检测结果。

第三，可优选设置活塞通道321包括相互连接的第一管段321a和第二管段321b，第一管段321a外露于金属液化加热炉32外部，第二管段321b设于金属液化加热炉32内；固液共晶反应装置30还包括第三支撑架38，金属液化加热炉32设于第三支撑架38内，固态金属加热器31以可拆卸的方式安装于第三支撑架38上，拆卸状态的固态金属加热器31用于加热第一管段321a。

在采用此设置方式后，则可实现固态金属加热器31对铅棒65的间接加热；譬如在进行应用时，可以将固态金属加热器31从第三支撑架38上拆除，固态金属加热器31则可对第一管段321a进行加热，所以在第一管段321a加热至所需温度后，便可将铅棒65放入第一管段321a内，以利用第一管段321a对铅棒65进行加热；此加热方式的好处在于能够为铅棒65提供一个稳定的温度环境，从而使得铅棒65和铋66的独立温控得以实现。

其中，为实现固态金属加热器31的位置移动，只需确保固态金属加热器31与温控装置40之间的连接线路足够长即可，而固态金属加热器31与第三支撑架38之间的可拆卸安装方式多种多样，譬如可以是设置承托板承托固态金属加热器31，可以是卡扣与固态金属加热器31进行扣合等，即只要能够实现固态金属加热器31的临时摆放固定即可。

第四，可优选设置固态金属加热器31设有弧形槽311，固态金属加热器31的加热区域设于弧形槽311内，弧形槽311用于与第一管段321a的外壁套接；因为第一管段321a为圆管状，所以采用上述设置方式后，固态金属加热器31将可利用弧形槽311紧密套于第一管段321a外，以确保能对第一管段321a进行全面高效的加热。

第五，可优选设置活塞杆33的外壁上设有长度指示刻度331，长度指示刻度331沿活塞杆33的长度方向延伸布置，在采用此设置方式后，只要利用摄像装置50观察长度指示刻度331的变化，则可直观得知活塞杆33的下沉深度，从而为日后的数据分析研究提供了便利。

第六，可优选设置气压调节机构35包括气瓶351、接通气瓶351和金属液化加热炉32内部的输气管路352、以及设于输气管路352上的阀门353和气压表354；在进行应用时，先将阀门353打开，气瓶351内的气体便可输送至金属液化加热炉32内，然后气压表354能够及时指示当前气压，所以只要通过调节阀门353的开闭大小，则可实现气压的调节。

第七，第三支撑架38相对的两侧均可设置滑轨，以便于第三负重块34的两侧能够与滑轨滑动配合，从而实现第三负重块34的顺畅下移滑动。

第八，金属液化加热炉32的顶盖中部开孔，开孔处套设有隔温陶瓷，并且在隔温陶瓷与顶盖的连接处可利用石墨绳捆绑环绕进行密封处理。

第九，金属液化加热炉32的顶盖可利用螺栓实现连接固定，而且在顶盖封盖处可设置凹槽，以放入石墨绳进行密封处理。

第十，为确保实验的安全进行，固液共晶反应装置30的相关部件应使用安全稳定的材质制成，具体的，上文提及的第三支撑架38、活塞杆33、金属液化加热炉32、承托架36和第三负重块34均优选使用不锈钢制成。

有关所述温控装置40，其用于调控固液共晶反应装置30、堆芯共晶反应装置10、以及下封头碎片床共晶反应装置20的实验温度，具体的控制方式详见上文。

有关所述摄像装置50，其用于拍摄记录实验过程，具体的拍摄内容详见上文。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。