CN109003687A - 一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法，该装置包括柱形压力容器，压缩泵，氦气源，分子真空泵，与连接所用的管道，还包括沿着柱形压力容器罐体同一高度内壁四周均匀布置且一端固定在柱形压力容器罐体内壁上的多根U型管加热棒，数量为四分之一根且均匀间隔的U型管加热棒连通一个无间隔手动调压器，剩余数量为四分之三根的U型管加热棒中的相邻多根为一组连通一个通断式开关，与将U型管加热棒连接到通断式开关上或无间隔手动调压器上的多根导线；本发明还公开了该装置模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的方法；本发明装置具有结构简单，易加工，适用范围广，可靠性高的特点。

Description

一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法
技术领域
本发明属于核电站事故模拟实验领域，具体涉及一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法。
背景技术
在目前，随着核能的发展，核安全受到了全社会的广泛关注。开展对核反应堆安全分析的实验尤其受人们重视，其中，模拟安全壳事故工况下的蒸汽空间也越来越常见。核电厂事故状态下安全壳内可能产生大量的氢气与蒸汽，使安全壳内所有的设备均处于这样的环境下。因此，我们需要设计一种适用范围广，可靠性高的，能模拟核电厂事故工况下氢气与蒸汽混合的冷凝空间，以研究核电厂事故状态下的安全性。由于氢气的危险性，实验可采取与氢气摩尔质量相同的氦气来模拟氢气的存在。
而截至目前，尚未公开出现一个能创立给定压力、给定氦气质量的蒸汽环境，来模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置及方法，装置结构简单、加工难度低、适用范围广并且高靠性的模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境。本发明的目的是通过以下技术方案实现：
一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，包括一个柱形压力容器1，一个压缩泵6，一个氦气源7，一个分子真空泵8，与连接所用的管道9，还包括沿着柱形压力容器1罐体同一高度内壁四周均匀布置且一端固定在柱形压力容器罐体内壁上的多根U型管加热棒2，数量为四分之一根且均匀间隔的U型管加热棒2连通一个无间隔手动调压器5，剩余数量为四分之三根的U型管加热棒2中的相邻多根为一组连通一个通断式开关4，与将U型管加热棒2连接到通断式开关4上或无间隔手动调压器5上的多根导线3；所述柱形压力容器1顶部通过管道9串联连接有压缩泵6和氦气源7；所述分子真空泵8一端通过管道9连接在柱形压力容器1与压缩泵6之间，另一端直接连向大气。
所述柱形压力容器1靠下侧壁面径向均匀开有十二个孔，每个孔内插有一根U型管加热棒2，并使U型管加热棒2的一端固定在柱形压力容器1上的孔内，十二根U型管加热棒2另一端沿柱形压力容器罐体径向伸入柱形压力容器1内部中心，呈悬空状态，随机取某一跟加热棒为0°方向，其中0°，120°，-120°方向的三根U型管加热棒2通过导线3并联连接后并联到同一个无间隔手动调压器5，剩余的九根U型管加热棒2每相邻三根为一组，每一组分别通过导线3将该组内三根U型管加热棒2并联到一个通断式开关4上。
所述U型管加热棒2具体通过柱形压力容器1罐体壁面上孔内的螺纹固定，每个开孔由内到外用O型密封环密封后用绝缘罩隔离。
所述无间隔手动调压器5满足从0V到380V之间无间隔变压。
所述的装置模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的方法，当需要在柱形压力容器内创立一个给定压力、给定氦气质量的蒸汽环境时，首先向柱形压力容器1内注入一定体积的去离子水，使水位淹没所有U型管加热棒2，随后通过分子真空泵8将压力容器1内抽成真空状态，再通过压缩泵6从氦气源7向压力容器1内充入所需给定质量的氦气，然后通过U型管加热棒2对压力容器1底部的去离子水加热以产生蒸汽，当容器内压力达到给定压力时，通过断开一定数量的通段式开关4，并调节无间隔手动调压器5以调整总的加热功率，使之与柱形压力容器散热功率匹配来达到稳态，从而最终达到一个给定压力、给定氦气质量的稳态蒸汽状态。
本发明具有以下优点和有益效果：
1.装置结构简单、加工难度低、适用范围广并且可靠性高；
2.可适当改变单根加热棒功率大小或调整加热棒个数来满足不用功率水平要求；
3.可随时调整至总额定功率以下的任一功率，蒸汽产生速率调节灵活。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1沿A-A向截面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，包括一个柱形压力容器1，一个压缩泵6，一个氦气源7，一个分子真空泵8，与连接所用的管道9，还包括沿着柱形压力容器1罐体同一高度内壁四周均匀布置且一端固定在柱形压力容器罐体内壁上的多根U型管加热棒2，数量为四分之一根且均匀间隔的U型管加热棒2连通一个无间隔手动调压器5，剩余数量为四分之三根的U型管加热棒2中的相邻多根为一组连通一个通断式开关4，与将U型管加热棒2连接到通断式开关4上或无间隔手动调压器5上的多根导线3；所述柱形压力容器1顶部通过管道9串联连接有压缩泵6和氦气源7；所述分子真空泵8一端通过管道9连接在柱形压力容器1与压缩泵6之间，另一端直接连向大气。
如图2所示，本实施例柱形压力容器1靠下侧壁面径向均匀开有十二个孔，每个孔内插有一根U型管加热棒2，并使U型管加热棒2的一端固定在柱形压力容器1上的孔内，十二根U型管加热棒2另一端沿柱形压力容器罐体径向伸入柱形压力容器1内部中心，呈悬空状态，随机取某一跟加热棒为0°方向，其中0°，120°，-120°方向的三根U型管加热棒2通过导线3并联连接后并联到同一个无间隔手动调压器5，剩余的九根U型管加热棒2每相邻三根为一组，每一组分别通过导线3将该组内三根U型管加热棒2并联到一个通断式开关4上。
作为本发明的优选实施方式，所述U型管加热棒2具体通过柱形压力容器1罐体壁面上孔内的螺纹固定，每个开孔由内到外用O型密封环密封后用绝缘罩隔离。
作为本发明的优选实施方式，所述无间隔手动调压器5满足从0V到380V之间无间隔变压。
当需要在柱形压力容器1内创立一个给定压力、给定氦气质量的蒸汽环境时，首先向柱形压力容器1内注入一定体积的去离子水，使水位淹没所有U型管加热棒2，随后通过分子真空泵8将压力容器1内抽成真空状态，再通过压缩泵6从氦气源7向压力容器1内充入所需给定质量的氦气，然后通过U型管加热棒2对压力容器1底部的去离子水加热以产生蒸汽，当容器内压力达到给定压力时，通过断开一定数量的通段式开关4，并调节无间隔手动调压器5以调整总的加热功率，使之与柱形压力容器散热功率匹配来达到稳态，从而最终达到一个给定压力、给定氦气质量的稳态蒸汽状态。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，其特征在于：包括一个柱形压力容器(1)，一个压缩泵(6)，一个氦气源(7)，一个分子真空泵(8)，与连接所用的管道(9)，还包括沿着柱形压力容器(1)罐体同一高度内壁四周均匀布置且一端固定在柱形压力容器罐体内壁上的多根U型管加热棒(2)，数量为四分之一根且均匀间隔的U型管加热棒(2)连通一个无间隔手动调压器(5)，剩余数量为四分之三根的U型管加热棒(2)中的相邻多根为一组连通一个通断式开关(4)，与将U型管加热棒(2)连接到通断式开关(4)上或无间隔手动调压器(5)上的多根导线(3)；所述柱形压力容器(1)顶部通过管道(9)串联连接有压缩泵(6)和氦气源(7)；所述分子真空泵(8)一端通过管道(9连接在柱形压力容器(1)与压缩泵(6)之间，另一端直接连向大气。
2.如权利要求1所述的一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，其特征在于：所述柱形压力容器(1)靠下侧壁面径向均匀开有十二个孔，每个孔内插有一根U型管加热棒(2)，并使U型管加热棒(2)的一端固定在柱形压力容器(1)上的孔内，十二根U型管加热棒(2)另一端沿柱形压力容器罐体径向伸入柱形压力容器(1)内部中心，呈悬空状态，随机取某一跟加热棒为0°方向，其中0°，120°，-120°方向的三根U型管加热棒(2)通过导线(3)并联连接后并联到同一个无间隔手动调压器(5)，剩余的九根U型管加热棒(2)每相邻三根为一组，每一组分别通过导线(3)将该组内三根U型管加热棒(2)并联到一个通断式开关(4)上。
3.如权利要求1所述的一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，其特征在于：所述U型管加热棒(2)具体通过柱形压力容器(1)罐体壁面上孔内的螺纹固定，每个开孔由内到外用O型密封环密封后用绝缘罩隔离。
4.如权利要求1所述的一种模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的装置，其特征在于：所述无间隔手动调压器(5)满足从0V到380V之间无间隔变压。
5.如权利要求1至4任一项所述的装置模拟核电站事故工况下安全壳内蒸汽环境的方法，其特征在于：当需要在柱形压力容器内创立一个给定压力、给定氦气质量的蒸汽环境时，首先向柱形压力容器(1)内注入一定体积的去离子水，使水位淹没所有U型管加热棒(2)，随后通过分子真空泵(8)将压力容器(1)内抽成真空状态，再通过压缩泵(6)从氦气源(7)向压力容器(1)内充入所需给定质量的氦气，然后通过U型管加热棒(2)对压力容器(1)底部的去离子水加热以产生蒸汽，当容器内压力达到给定压力时，通过断开一定数量的通段式开关(4)，并调节无间隔手动调压器(5)以调整总的加热功率，使之与柱形压力容器散热功率匹配来达到稳态，从而最终达到一个给定压力、给定氦气质量的稳态蒸汽状态。
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