CN103064458A - 一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于用于反应堆实验研究的热态实验模拟装置，具体涉及一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统。该系统包括与电源连接的功率放大电路，功率放大电路与控制系统的计算机连接，并具有若干功率输出端口，每个功率输出端口与电加热棒的一个电加热芯块的电阻丝引出的导线连接，所述的电加热棒包括若干个排列设置在导热套管中的电加热芯块。本发明通过计算机对加载于每个电加热芯块的电压进行独立控制，可以使芯块式电加热棒具有响应迅速，变功率方便的特点，还能实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
Description
技术领域
本发明属于用于反应堆实验研究的热态实验模拟装置，具体涉及一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统。
背景技术
燃料棒表面不发生偏离泡核沸腾（DNB），是核电站安全设计过程中需要确保的重要安全限值之一，作为前提条件，需要对各种典型工况下燃料包壳表面的临界热流密度（CHF）进行实验测定。由于核电站运行期间，燃料棒表面往往并非沿轴向均匀发热，而沿燃料棒轴向的功率分布又对DNB现象的产生影响很大，因而必须在实验中实现用电加热的方式模拟反应堆内燃料棒表面功率分布的功能。
相关文献中报道，可以利用内径变化的非均匀厚度电加热管的方式实现这一功能。然而，这种实验方法的局限性在于，由于加热管结构异形，因此其加工困难，而且这种加热管能模拟的功率分布形状被固化，使实验缺乏灵活性。
现实的情况是，在反应堆运行过程中，燃料棒上沿轴向的功率分布，随着燃耗变化，控制棒位置以及工况点差异，呈现着多样的形状特征。因此，需要寻找能够方便模拟更多典型形状功率分布的方法。
为了精确模拟反应堆内燃料棒的发热状态，可以模仿燃料棒的真实结构特点，将电加热芯块2顺次排列，包裹于导热套管1之中，通过控制每个电加热芯块的功率实现对整个燃料棒精确模拟的功能，其结构如图1所示。
为实现对每个电加热芯块发热功率的精确控制，需要开发一种能够为每对由芯块引出的端子施加精确电压的系统。
发明内容
本发明的目的是针对具有模拟不同功率分布功能的电加热棒的控制，提供一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，从而为核电站安全研究实验验证工作提供更有效的电加热模拟手段。
本发明的技术方案如下：一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，包括与电源连接的功率放大电路，功率放大电路与控制系统的计算机连接，并具有若干功率输出端口，每个功率输出端口与电加热棒的一个电加热芯块的电阻丝引出的导线连接，所述的电加热棒包括若干个排列设置在导热套管中的电加热芯块。
进一步，如上所述的基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，其中，所述的功率放大电路的若干功率输出端口接入接线盒，在接线盒内与电加热棒的电加热芯块引出的导线顺次相连。
进一步，如上所述的基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，其中，控制系统的计算机为功率放大电路的信号接收端输入特定编码的信号，通过信号转换，功率放大电路的每个功率输出端口获得指定的信号，并依据信号的放大比例向每对功率输出端子分配电压。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的电加热棒功率控制系统，可以使电加热棒的发热方式，十分相似于燃料棒的真实发热机理，可以给出更为接近现实情况的模拟效果。同时由于通过计算机对加载于每个电加热芯块的电压进行独立控制，可以使芯块式电加热棒具有响应迅速，变功率方便的特点，还能实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
附图说明
图1为具有模拟不同功率分布功能的电加热棒结构示意图；
图2为本发明的基于计算机控制的电加热棒功率控制系统组成示意图；
图3为本发明的功率控制系统原理图；
图4为电加热棒的功率分布曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，包括与电源5连接的功率放大电路4，功率放大电路4与控制系统的计算机7连接，并具有若干功率输出端口6，每个功率输出端口6与电加热棒的一个电加热芯块的电阻丝引出的导线连接。
所述的电加热棒的结构如图1所示，包括若干个排列设置在导热套管1中的电加热芯块2，电加热芯块2内部设有电阻丝3，电阻丝3两端引出一对导线至导热套管1外部。
将本控制系统应用于实验时，需要将功率放大电路的每一对功率输出端子接入专用接线盒，并与芯块式电加热棒的电阻丝引出的每对导线顺次相连，将功率放大电路的电源线接入给定的稳定交/直流电源，控制系统会在计算机的控制下，为功率放大电路的信号接收端输入特定编码的信号，通过破译和转换，功率放大电路的每个功率输出端口会获得指定的信号，并会依其放大比例向每对功率输出端子分配电压。由于每一对导线的两端被接入指定的电压，从而使每个电加热芯块按照要求以特定的功率发热。每个芯块的热量通过约束其外的导热套管散发出来，从而实现对燃料棒功率分布的模拟。
在一个具体实施例中，如图3所示，控制系统在计算机的控制下发出了一系列编码信号，如01010101、01010111……01011111、01010101，通过二进制向十进制的转换，可得到一系列的数值85、87……95、85，这些数值可作为电加热芯块的功率系数，当每个芯块单元标准功率为1w时，用功率系数乘以标准功率，即得到各个电加热芯块的功率：85*1=85w，87*1=87w……95*1=95w，85*1=85w。从而，得到的电加热棒功率分布曲线如图4所示。
本发明提出的电加热棒功率控制系统，可以使电加热棒的发热方式，十分相似于燃料棒的真实发热机理，可以给出更为接近现实情况的模拟效果。同时由于通过计算机发出的电信号可以通过功率放大电路的破译和转换，对加载于每个电加热芯块的电压进行独立控制，因而可以使芯块式电加热棒具有响应迅速，变功率方便的特点，还能实现对现实中燃料棒功率出现各种核反馈现象的精确模拟，从而为强化核反应堆实验研究手段提供了有利的基础。
此外，由于本发明提出的功率控制系统，采用弱电信号控制强电设备的方式，也为实验装置的强弱电隔离，提高实验现场安全性和方便管理提供了有利条件。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，其特征在于：包括与电源连接的功率放大电路，功率放大电路与控制系统的计算机连接，并具有若干功率输出端口，每个功率输出端口与电加热棒的一个电加热芯块的电阻丝引出的导线连接，所述的电加热棒包括若干个排列设置在导热套管中的电加热芯块。
2.如权利要求1所述的基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，其特征在于：所述的功率放大电路的若干功率输出端口接入接线盒，在接线盒内与电加热棒的电加热芯块引出的导线顺次相连。
3.如权利要求1所述的基于计算机控制的电加热棒功率控制系统，其特征在于：控制系统的计算机为功率放大电路的信号接收端输入特定编码的信号，通过信号转换，功率放大电路的每个功率输出端口获得指定的信号，并依据信号的放大比例向每对功率输出端子分配电压。
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