CN106384609A - 一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统 - Google Patents

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黄志刚
昝元锋
张妍
彭传新
白雪松
周慧辉
闫晓
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    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
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Abstract

本发明公开了一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，包括反应堆模拟体和堆芯补水箱，所述反应堆模拟体通过压力平衡管与堆芯补水箱的进口相连，所述反应堆模拟体通过直接注入管线与堆芯补水箱的出口相连；所述压力平衡管与堆芯补水箱的进口活动连接，所述直接注入管线与堆芯补水箱的出口活动连接，所述直接注入管线上设置有阻力调节模块；所述反应堆模拟体和堆芯补水箱内均设置有密度检测装置；所述直接注入管线上设置有阀门；以便于对非能动安全系统的自然循环能力进行研究。

Description

一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统
技术领域
本发明涉及反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟装置领域，具体涉及一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统。
背景技术
第二代核反应堆技术的安全系统一般都采用能动的方式，在紧急情况下通过泵等能动设备向堆芯应急注入冷却剂，保证堆芯的安全。随着核反应堆技术的发展以及公众对核安全的关注，在新一代的核反应堆设计中需要进一步提高核反应堆的固有安全性，尽量减少能动的安全系统设计，更多的采用自然循环或重力驱动的非能动安全系统设计技术。堆芯补水箱安注系统设计为在事故工况下通过重力驱动和自然循环的方式向堆芯应急注入冷却剂，其设计压力与反应堆设计压力一致。为了对这种非能动安全系统的自然循环能力进行研究，有必要设计了一套用于新型核反应堆系统的堆芯补水箱安注实验模拟系统。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，以便于对非能动安全系统的自然循环能力进行研究。
本发明通过下述技术方案实现：
一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，包括反应堆模拟体和堆芯补水箱，所述反应堆模拟体通过压力平衡管与堆芯补水箱的进口相连，所述反应堆模拟体通过直接注入管线与堆芯补水箱的出口相连；
所述压力平衡管与堆芯补水箱的进口活动连接，所述直接注入管线与堆芯补水箱的出口活动连接；
所述直接注入管线上设置有阻力调节模块；
所述反应堆模拟体和堆芯补水箱内均设置有密度检测装置；
所述直接注入管线上设置有阀门，所述阀门的开启通过控制系统自动控制实现，阀门开启条件是回路压力下降到控制系统设定值。
本系统可对事故工况下堆芯补水箱的安注过程进行模拟，便于对其自然循环能力和特性进行研究。堆芯补水箱布置于高于反应堆模拟体的位置，其进口通过压力平衡管与反应堆模拟体冷却剂系统相连通，出口通过直接注入管线与反应堆模拟体下降段环腔相连通。影响自然循环能力的因素有：流体阻力、反应堆模拟体和堆芯补水箱的位差以及反应堆模拟体和堆芯补水箱内流体的密度差。堆芯补水箱的进口和出口分别与回路中的压力平衡管和直接注入管线活动连接，方便与堆芯补水箱的高度进行调节，便于对堆芯补水箱不同安装高度的自然循环能力进行研究。在直接注入管线上设置阻力调节模块，使得可以根据实验需要对不同注入管线阻力的自然循环能力进行研究。利用密度检测装置分别对反应堆模拟体和堆芯补水箱内的密度进行检测，以便于研究不同密度差的自然循环能力。该实验模拟系统可以根据试验的需要调节堆芯补水箱的高度、堆芯补水箱注入管线的阻力等，具有灵活方便、功能齐全、安全可靠等特点。
各点的密度与该点的温度和压力相关，分别对各点的温度数据和压力数据进行采集，以确定各点的密度，以确定反应堆模拟体和堆芯补水箱的密度差，故密度检测装置包括温度测量装置和压力测量装置。采用温度测量装置和压力测量装置既可测得密度数据，也可对各点的温度、压力进行实时监测。
所述堆芯补水箱有多个。设置多个堆芯补水箱，既可以避免单个堆芯补水箱出现问题时的安全问题，也可保证注入反应堆模拟体内的水足够多。
所述压力平衡管通过螺纹方式与堆芯补水箱的进口相连。
所述直接注入管线通过螺纹方式与堆芯补水箱的出口相连。堆芯补水箱与回路活动连接，便于拆卸以对堆芯补水箱的高度进行调节，在核反应堆技术上，其安全性是相当重要的因素。堆芯补水箱与回路采用螺纹方式连接，其可增强密封作用，避免泄露的发生，提高安全性。
所述堆芯补水箱内设置有液位检测装置。利用液位检测装置对堆芯补水箱内的液位进行监测，液位的测量有助于判断堆芯补水箱的注水进程，在实际使用过程中堆芯补水箱的液位还作为其他安全系统的投入触发信号。另外液位参数是进行自然循环驱动力计算的输入参数，对自然循环能力计算至关重要。
进一步的，所述液位检测装置包括磁翻板液位计和压差测量模块。压差测量模块根据压差测量方法可对堆芯补水箱内的液位进行测量。利用磁翻板液位计和压差测量模块对堆芯补水箱的液位进行双重实时测量，由于磁翻板和压差测量液位采用的是不同的原理，在试验过程中两种测量方式的测量数据不仅可以相互校核，以提高数据测量的准确性，另外还可以对这两种液位测量方式对堆芯补水箱系统液位测量的可靠性进行试验验证，为后期工程应用提供试验参考。利用压差测量模块可对管线阻力进行监测，以对整个系统的阻力进行计算，使其与驱动力相匹配。
所述直接注入管线上设置有流量测量装置。利用流量测量装置实现堆芯补水箱注入流量的实时测量。堆芯补水箱注入流量是试验过程中最关注的参数之一，注入流量的大小不仅直接反映了堆芯补水箱向堆芯模拟体注入水量的大小，另外还可以结合注入流量和堆芯补水箱的液位变化判断堆芯补水箱的注入进程。流量参数是进行自然循环驱动力计算的输入参数，对自然循环能力计算至关重要。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明的反应堆模拟体模拟现有的反应堆，在实验模拟系统可以根据试验的需要调节堆芯补水箱的高度、堆芯补水箱注入管线的阻力，可分别对堆芯补水箱不同安装高度、不同注入管线阻力的自然循环能力的研究。
2、本发明的堆芯补水箱的进口和出口分别与回路中的压力平衡管和直接注入管线活动连接，方便与堆芯补水箱的高度进行调节，便于对堆芯补水箱不同安装高度的自然循环能力进行研究。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、反应堆模拟体，2、堆芯补水箱，3、流量测量装置，4、阀门，5、阻力调节模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
堆芯补水箱安注实验模拟系统的设计功能为模拟事故工况下通过重力驱动的方式向堆芯应急注入冷却剂。
实施例1
如图1所示的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，包括反应堆模拟体1和堆芯补水箱2，所述反应堆模拟体1通过压力平衡管与堆芯补水箱的进口相连，所述反应堆模拟体1通过直接注入管线与堆芯补水箱2的出口相连；
所述压力平衡管与堆芯补水箱的进口活动连接，所述直接注入管线与堆芯补水箱的出口活动连接；
所述直接注入管线上设置有阻力调节模块5；
所述反应堆模拟体和堆芯补水箱内均设置有密度检测装置；
所述直接注入管线上设置有阀门4，所述阀门的开启通过控制系统自动控制实现，阀门开启条件是回路压力下降到控制系统设定值。
阻力调节模块5可通过安装不同尺寸的孔板阻力件，以方便地对注入回路阻力的调节。
堆芯补水箱布置于安全壳内高于反应堆压力容器的位置，直接注入管线上的阀门为常关阀，在正常状态下，阀门处于关闭状态；在反应堆的回路管道发生破口后出现冷却剂的泄露，伴随着冷却剂的泄露出现一回路系统压力的降低，当一回路压力降低到设定值之后自动触发堆芯补水箱安注系统投入运行，该设定值的大小可以根据具体试验情况要求灵活设置，阀门在控制装置的驱动下自动开启，堆芯补水箱内的冷水开始向堆芯注入同时反应堆内的热水通过压力平衡接管进入堆芯补水箱，通过压力平衡接管内和直接注入管线内的冷热水的密度差以及堆芯和堆芯补水箱之间的高度差形成自然循环的驱动力，这时候堆芯补水箱的自然循环方式为水—水循环。控制系统包括用于检测回路压力的压力传感器、用于判断压力信号是否达到设定值的信号处理器和连接在信号处理器上用于向阀门发送开启信号的信号发生器。
随着泄露的继续，一回路系统压力继续下降，当压力降低到压力平衡管线接口处流体温度对应的饱和压力时蒸汽通过压力平衡管线进入堆芯补水箱，堆芯补水箱的液位开始下降，由于压力平衡管线内流体密度减小，堆芯补水箱系统自然循环的驱动力增加，其自然循环流量也会相应的增加，这时候堆芯补水箱的自然循环方式为汽—水循环。
实施例2
本实施例在上述实施例的基础上做了细化，即堆芯补水箱的进口、出口分别与压力平衡管、直接注入管线通过螺纹方式连接。
在堆芯补水箱的顶部和底部与回路管道的连接方式为螺纹管接头，通过对螺纹管接头的拆卸方便对堆芯补水箱的标高进行调整研究不同自然循环驱动力对系统自然循环流量的影响。
实施例3
本实施例在上述实施例的基础上做了优化，即所述密度检测装置包括温度测量装置和压力测量装置。
并设置多个堆芯补水箱，分别与反应堆模拟体1构成多个回路。优选的，可设置为2个。
所述堆芯补水箱内设置有液位检测装置。
所述液位检测装置包括磁翻板液位计和压差测量模块。
所述直接注入管线上设置有流量测量装置3。流量测量装置3具体可采用文丘里流量计。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于：包括反应堆模拟体和堆芯补水箱，所述反应堆模拟体通过压力平衡管与堆芯补水箱的进口相连，所述反应堆模拟体通过直接注入管线与堆芯补水箱的出口相连；
所述压力平衡管与堆芯补水箱的进口活动连接，所述直接注入管线与堆芯补水箱的出口活动连接；
所述直接注入管线上设置有阻力调节模块；
所述反应堆模拟体和堆芯补水箱内均设置有密度检测装置；
所述直接注入管线上设置有阀门，所述阀门的开启通过控制系统自动控制实现，阀门开启条件是回路压力下降到控制系统设定值。
2.根据权利要求1所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述密度检测装置包括温度测量装置和压力测量装置。
3.根据权利要求1所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述堆芯补水箱有多个。
4.根据权利要求1所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述压力平衡管通过螺纹方式与堆芯补水箱的进口相连。
5.根据权利要求1或4所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于: 所述直接注入管线通过螺纹方式与堆芯补水箱的出口相连。
6.根据权利要求1所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述堆芯补水箱内设置有液位检测装置。
7.根据权利要求6所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述液位检测装置包括磁翻板液位计和压差测量模块。
8.根据权利要求1所述的一种新型反应堆的堆芯补水箱安注实验模拟系统，其特征在于:所述直接注入管线上设置有流量测量装置。
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