CN111540492B - 一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法，实验装置包括一回路模拟系统、蒸汽发生器，一回路模拟系统包括一回路冷却剂流程、第一泵体及热源，热源包括第一加热器及第二加热器，一回路冷却剂流程包括：位于第一泵体与蒸汽发生器之间的第一流程段；位于蒸汽发生器与第一泵体之间的第二流程段；入口端与第一流程段相接，出口端与第二流程段相接的第三流程段；第一加热器串联在第一流程段上；还包括串联在第一流程段上的第一模拟体；第二加热器串联在第三流程段上，且第三流程段上还串联有第二模拟体。方法基于装置。采用本方案提供的装置和方法，可实现多种反应堆结构材料不同原型热工参数的同时模拟。

Description

一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法

技术领域

本发明涉及核反应堆材料腐蚀性研究技术领域，特别是涉及一种一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法。

背景技术

核反应堆的结构材料在水化学环境中的腐蚀性能是反应堆材料性能研究的重要内容，直接关系到反应堆冷却剂压力边界的完整性以及反应堆系统的安全可靠运行。

材料在冷却剂动态高速循环流动的条件下(动水条件)和冷却剂静止不流动的条件下(静水条件)的腐蚀机理存在差异。这些差异使静水腐蚀试验无法客观地反应材料的真实腐蚀规律，而动水腐蚀试验则是目前最有效的对材料腐蚀进行堆外工程模拟和深入研究的技术手段，其不仅能对核反应堆结构材料行长期腐蚀考验，还可向介质中通过添加所关注的腐蚀产物成分，研究其在试验区内的迁移、沉积、隐匿和返回等物理化学行为，有助于掌握材料腐蚀行为和水化学变迁规律，利于探寻相应有效的工程解决对策。

根据核反应堆结构材料的原型服役环境特点，开展针对性的研究方能得出有代表意义的工程实验数据，为工程化应用提供技术支持。因此，模拟核反应堆一、二回路运行工况条件和水化学工艺条件开展腐蚀试验评估是核反应堆结构材料研究中不可缺少的一项重要环节。基于此，研究并开发设计一种高温高压一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法，无疑会进一步推动核反应堆技术的发展。

发明内容

针对上述提出的研究并开发设计一种高温高压一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法，无疑会进一步推动核反应堆技术的发展的技术问题，本发明提供了一种一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法，采用本方案提供的装置和方法，可实现多种反应堆结构材料不同原型热工参数的同时模拟。

本方案的技术手段如下，一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置及方法，所述实验装置包括一回路模拟系统、蒸汽发生器，所述一回路模拟系统包括一回路冷却剂流程、设置在一回路冷却剂流程上的第一泵体及热源，所述热源包括第一加热器及第二加热器，所述一回路冷却剂流程包括：位于第一泵体出口端与蒸汽发生器一次侧入口端之间的第一流程段；位于蒸汽发生器一次侧出口端与第一泵体入口端之间的第二流程段；入口端与第一流程段相接，出口端与第二流程段相接的第三流程段；

所述第一加热器串联在第一流程段上；

还包括串联在第一流程段上，且位置位于蒸汽发生器与第一加热器之间的第一模拟体；

所述第二加热器串联在第三流程段上，且第三流程段上还串联有第二模拟体，在第三流程段的流体流动方向上，所述第二模拟体位于第二加热器的后侧。

本方案中，一回路模拟系统通过设置多个模拟体，各类设备的串并联关系形成多环路系统，实现了各试验模拟体不同温度下的原型模拟，在具体运用时，所述蒸汽发生器本身可作为蒸汽发生器模拟体，具体为：蒸汽发生器一次侧与第一模拟体串联形成一条环路，第二模拟体以及第二加热器串联形成一条环路，上述两条环路部互为并联。实现方法为：试验介质从第一泵体出口经第一加热器加热后，被第一加热器加热的冷却剂仅经过第一模拟体或分为两条支路，第一条支路的试验介质进入如为反应堆结构材料模拟体的第一模拟体，其出口介质流至蒸汽发生器模拟体一次侧，而后返回第一本泵体入口。第二条支路的试验介质通过如通过阀门调节流量，进入第二加热器二次加热进入作为反应堆结构材料模拟体的第二模拟体，出口介质经过第三流程段后返回第一泵体入口。

采用以上方案，在一回路模拟系统上，设置有多个模拟体，以上模拟体为反应堆结构材料模拟体即可，如模拟燃料组件包壳、控制棒在特定温度、水化学环境下的动水腐蚀情况，同时，由于包括以上第一加热器和第二加热器，具体方案中，第一模拟体的动水腐蚀温度环境受第一加热器的影响，根据第三流程段入口端在第一流程段上的连接位置，第二模拟体的动水腐蚀温度环境至少受第二加热器的影响，故采用本方案，可实现多种反应堆结构材料不同原型热工参数的同时模拟。特别是在如单个被模拟对象的模拟时间超过万小时时，采用本方案，可有效保证模拟效率和准确性：如通过第一加热器和第二加热器，使得第一模拟体与第二模拟体的动水腐蚀于相同水化学环境下，但具有不同温度，如第一模拟体用于模拟停堆情况下的燃料组件，第二模拟体的试验介质经过第一加热器加热后再经过第二加热器再次加热，用于模拟工作状态下的燃料组件，所得数据可有效用于如燃料组件材料选型、设计，燃料组件结构设计等。

优选的，设置为所述第一流程段和第三流程段上均串联有用于分别控制各路流程段流量的阀门，如分别为阀门Ⅳ和阀门阀门V，以实现各路流程段的流量分别调节，实现试验介质通过阀门调节流量后进入对应的反应堆结构材料模拟体。针对蒸汽发生器本身为蒸汽发生器模拟体的情况，优选在第一流程段与第三流程段之间设置第四流程段，所述第四流程段作为蒸汽发生器一回路的旁通，这样，可实现对流经蒸汽发生器的试验介质流量进行针对性调节，如：第一流程段上流经第一模拟体的试验介质通过阀门调节流量后部分进入蒸汽发生器模拟体一次侧，其余流体则返回至第一泵体的入口端。

作为所述试验装置的进一步技术方案：

如上所述，针对如第一模拟体与第二模拟体两者中，分别作为模拟停堆和运行期间反应堆结构材料模拟对象，以利用第二加热器的再加热实现不同温度环境模拟，设置为：所述第三流程段在第一流程段上的连接点位于第一加热器与第一模拟体之间。本方案中，第一加热器即作为主加热器，第二加热器作为再次加热的加热器。

考虑到工况的对应性，如第一模拟体用于模拟停堆情况下的燃料组件动水腐蚀，第二模拟体模拟反映情况下燃料组件的动水腐蚀，此时，流经第一模拟体的试验介质流量是大于流经第二模拟体的试验介质流量的，为实现如控制棒在相同水化学环境下的动水腐蚀同时模拟，同时考虑到控制棒实际工作情况下流经其的冷却剂介质的温度和流量，设置为：还包括串联在第三流程段上的第三模拟体，所述第三模拟体位于第三流程段的入口端与第二加热器之间。本方案中，第三模拟体与第二模拟体串联在同一流程段上，旨在匹配流经第三模拟体与第二模拟的试验介质流量。如上所述，在相同水化学环境下，为实现流量、温度匹配性模拟，设置为：所述第一模拟体与第三模拟体两者中，第一模拟体为燃料组件模拟体，第三模拟体为控制棒模拟体，所述第二模拟体为燃料组件模拟体。

为使得第二模拟体能够更好的模拟工作过程中燃料组件冷却剂温度环境，设置为：所述第二模拟体上还设置有加热装置，以上加热装置用于加热流经第二模拟体的流体，以使得第二模拟体具有不同的进出口温度。以上第一加热器、第二加热器、加热装置优选采用便于调节功率，且功率调整速度快的电加热装置。

如上所述，在蒸汽发生器本身为模拟体的情况下，为模拟一回路主回路与流经蒸汽发生器一次侧的流量差，或使得各模拟体能够对应不同工作情况下或设计参数下的反应堆结构材料，设置为：所述一回路冷却剂流程还包括入口端与第一流程段相接、出口端与第二流程段相接的第四流程段，所述第四流程段在第一流程段上的连接点位于蒸汽发生器与第一模拟体之间，所述第四流程段上还串联有阀门Ⅲ，所述阀门Ⅲ用于控制流经第四流程段的流体流量。采用本方案，优选匹配第一流程段、第三流程段上均分别设置有用于调节流经第一模拟体、第二和第二模拟体流量的阀门的情况。

更为完整的，还包括与蒸汽发生器二次侧相连的二回路模拟系统，所述二回路模拟系统包括二回路流体流程及第二泵体；

所述二回路流体流程包括：位于第二泵体出口端与蒸汽发生器二次侧入口端之间的第五流程段；位于第二泵体入口端与蒸汽发生器二次侧出口端之间的第六流程段；

所述混合器连接在第六流程段上，且第六流程段上还串联有冷凝器；

还包括两端均与第六流程段相接，且作为冷凝器旁通的旁通管，所述旁通管上还串联有阀门I，还包括用于控制流经冷凝器的流体流量、串联在第六流程段上的阀门Ⅷ，且阀门Ⅷ所在的管段与旁通管呈并联关系。本方案中，设置与蒸汽发生器二次侧相连的二回路模拟系统，旨在使得蒸汽发生器获得所需的流经其二次侧的冷却流体。在具体工艺参数控制上，如通过第二泵体，匹配流经蒸汽发生器二次侧流体的流量，通过设置冷凝器，旨在匹配流经蒸汽发生器二次侧流体的温度。区别于现有二回路模拟系统，设置为包括与冷凝器并联的旁通管，通过在旁通管上串联阀门I，在第六流程段上设置阀门Ⅷ，旨在考虑如长时间模拟工况下，冷凝器冷凝效果的改变：冷凝器在工作过程中，如冷凝器为管壳式换热器，管程而二回路模拟热流体，壳程为冷却用介质，在数万小时的模拟过程中，管程内侧如因为结垢等情况导致冷凝器的换热效率改变，此时如要通过壳程流体的流量保持冷凝器的换热能力，控制难度是非常大的。采用设置旁通管的方式，可通过如匹配整个模拟周期中，如前期、中期、后期，经过冷凝器的二回路流体的流量，通过如前期流量最小、中期变大，后期更大，使得蒸汽发生器在免维护情况下和更易控制导出热量多少的情况下，实现蒸汽发生器二次侧入口端流体恒温输入。

作为利于蒸汽发生器二次侧入口端流体恒温输入的进一步技术方案，设置为：还包括串联在第六流程段上的混合器，所述旁通管的出口端连接在混合器上，所述混合器用于实现流经旁通管的流体与流经冷凝器的流体的混合。

为实现如一回路模拟系统流程中介质在除氧后除氧剂的去除，在一回路模拟系统工作过程中，在实现一回路模拟系统流程中试验介质净化的同时，保护如净化模块所包括的净化柱，避免净化柱因为介质温度过高而导致净化柱失效，设置为：所述一回路模拟系统还包括用于对一回路冷却剂进行净化的净化模块，所述净化模块的入口端与第一泵体的出口端相接，所述净化模块的出口端与第一泵体的入口端相接；

还包括设置在净化模块入口端与第一泵体出口端之间的冷却设备，所述冷却设备用于对进入净化模块的一回路冷却剂进行降温。本方案中，流体进出净化模块的动力来源可来自于第一泵体。优选的，针对所述冷却设备，亦可采用间壁式换热器，考虑到简化结构等问题，可采用来自第一泵体的流体作为冷却设备中的热流体，经过净化模块处理后，由于存在热量损失，此时利用这部分流体作为进入冷却设备中的冷流体，而后再返回到第一泵体的入口端。

一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验方法，采用以上任意一项所述的试验装置，完成模拟体在一、二回路联动运行情况下的综合动水腐蚀试验，包括顺序进行的以下步骤：

S1、完成一回路模拟系统在蒸汽发生器一次侧上的连接、完成二回路模拟系统在蒸汽发生器二次侧上的连接；

S2、采用补给水制备模块制备除氧水；

对一回路模拟系统中冷却剂情况进行检测：完成冷却剂溶解氧测量，并根据测量结果计算除氧剂的加入量，利用所述除氧剂对一回路模拟系统进行恒温除氧，使得所述冷却剂的溶解氧浓度降至要求范围；

S3、通过加药管线向一回路模拟系统注入药剂，获得一回路模拟系统所需的试验水化学环境；

S4，运行试验装置，通过所述第一加热器及第二加热器，使得第一模拟体和第二模拟体处于不同温度的腐蚀环境。

本方案的步骤S2中，一回路模拟系统在注入试验介质之前，即使是通过控制置换，也不能保证其中气相中含有的氧不会影响到注入其中试验介质中的氧含量，故设置所述步骤S2，旨在获得对应性更强的动水腐蚀试验水环境，以提高模拟数据的可参考性。在具体运用时，优选在步骤S2完成后在实施步骤S3之前，对步骤S2中所添加的除氧剂进行清除。在步骤S4中，旨在使得分别与第一加热器、第二加热器直接关联的第一模拟体和第二模拟体处于不同温度的腐蚀环境，实现在同一模拟系统中，模拟不同温度工况的模拟体动水腐蚀情况。

本发明具有以下有益效果：

采用本方案，在一回路模拟系统上，设置有多个模拟体，以上模拟体为反应堆结构材料模拟体即可，如模拟燃料组件包壳、控制棒在特定温度、水化学环境下的动水腐蚀情况，同时，由于包括以上第一加热器和第二加热器，具体方案中，第一模拟体的动水腐蚀温度环境受第一加热器的影响，根据第三流程段入口端在第一流程段上的连接位置，第二模拟体的动水腐蚀温度环境至少受第二加热器的影响，故采用本方案，可实现多种反应堆结构材料不同原型热工参数的同时模拟。特别是在如单个被模拟对象的模拟时间超过万小时时，采用本方案，可有效保证模拟效率和准确性：如通过第一加热器和第二加热器，使得第一模拟体与第二模拟体的动水腐蚀于相同水化学环境下，但具有不同温度，如第一模拟体用于模拟停堆情况下的燃料组件，第二模拟体的试验介质经过第一加热器加热后再经过第二加热器再次加热，用于模拟工作状态下的燃料组件，所得数据可有效用于如燃料组件材料选型、设计，燃料组件结构设计等。

附图说明

图1是本发明所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置一个具体实施例的结构示意图。

图中的附图标记分别为：1、阀门I；2、流量测量设备I；3、阀门Ⅱ；4、压力测量设备I；5、温度测量设备I；6、蒸汽发生器；7、排污模块；8、第二泵体；9、温度测量设备Ⅱ；10、流量测量设备Ⅱ；11、第一模拟体；12、阀门Ⅲ；13、第二模拟体；14、阀门Ⅳ；15、温度测量设备Ⅲ；16、第二加热器；17、流量测量设备Ⅲ；18、温度测量设备Ⅳ；19、第三模拟体；20、阀门V；21、流量测量设备Ⅳ；22、第一加热器；23、压力测量设备II；24、第一泵体；25、一回路补水泵；26、阀门Ⅵ；27、一回路稳压器；28、冷却设备；29、流量测量设备V；30、温度测量设备V；31、净化模块；32、人工取样口；33、一回路在线监测系统；34、一回路补给水制备模块；35、一回路加药管线；36、二回路加药管线；37、二回路补给水制备模块；38、二回路补水泵；39、混合器；40、二回路稳压装置；41、二回路在线监测系统；42、阀门Ⅷ；43、冷凝器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，包括一回路模拟系统、蒸汽发生器6，所述一回路模拟系统包括一回路冷却剂流程、设置在一回路冷却剂流程上的第一泵体24及热源，所述热源包括第一加热器22及第二加热器16，所述一回路冷却剂流程包括：位于第一泵体24出口端与蒸汽发生器6一次侧入口端之间的第一流程段；位于蒸汽发生器6一次侧出口端与第一泵体24入口端之间的第二流程段；入口端与第一流程段相接，出口端与第二流程段相接的第三流程段；

所述第一加热器22串联在第一流程段上；

还包括串联在第一流程段上，且位置位于蒸汽发生器6与第一加热器22之间的第一模拟体11；

所述第二加热器16串联在第三流程段上，且第三流程段上还串联有第二模拟体13，在第三流程段的流体流动方向上，所述第二模拟体13位于第二加热器16的后侧。

本方案中，一回路模拟系统通过设置多个模拟体，各类设备的串并联关系形成多环路系统，实现了各试验模拟体不同温度下的原型模拟，在具体运用时，所述蒸汽发生器6本身可作为蒸汽发生器模拟体，具体为：蒸汽发生器6一次侧与第一模拟体11串联形成一条环路，第二模拟体13以及第二加热器16串联形成一条环路，上述两条环路部互为并联。实现方法为：试验介质从第一泵体24出口经第一加热器22加热后，被第一加热器22加热的冷却剂仅经过第一模拟体11或分为两条支路，第一条支路的试验介质进入如为反应堆结构材料模拟体的第一模拟体11，其出口介质流至蒸汽发生器模拟体一次侧，而后返回第一本泵体入口。第二条支路的试验介质通过如通过阀门调节流量，进入第二加热器16二次加热进入作为反应堆结构材料模拟体的第二模拟体13，出口介质经过第三流程段后返回第一泵体24入口。

采用以上方案，在一回路模拟系统上，设置有多个模拟体，以上模拟体为反应堆结构材料模拟体即可，如模拟燃料组件包壳、控制棒在特定温度、水化学环境下的动水腐蚀情况，同时，由于包括以上第一加热器22和第二加热器16，具体方案中，第一模拟体11的动水腐蚀温度环境受第一加热器22的影响，根据第三流程段入口端在第一流程段上的连接位置，第二模拟体13的动水腐蚀温度环境至少受第二加热器16的影响，故采用本方案，可实现多种反应堆结构材料不同原型热工参数的同时模拟。特别是在如单个被模拟对象的模拟时间超过万小时时，采用本方案，可有效保证模拟效率和准确性：如通过第一加热器22和第二加热器16，使得第一模拟体11与第二模拟体13的动水腐蚀于相同水化学环境下，但具有不同温度，如第一模拟体11用于模拟停堆情况下的燃料组件，第二模拟体13的试验介质经过第一加热器22加热后再经过第二加热器16再次加热，用于模拟工作状态下的燃料组件，所得数据可有效用于如燃料组件材料选型、设计，燃料组件结构设计等。

优选的，设置为所述第一流程段和第三流程段上均串联有用于分别控制各路流程段流量的阀门，如分别为阀门Ⅳ14和阀门阀门V，以实现各路流程段的流量分别调节，实现试验介质通过阀门调节流量后进入对应的反应堆结构材料模拟体。针对蒸汽发生器6本身为蒸汽发生器模拟体的情况，优选在第一流程段与第三流程段之间设置第四流程段，所述第四流程段作为蒸汽发生器6一回路的旁通，这样，可实现对流经蒸汽发生器6的试验介质流量进行针对性调节，如：第一流程段上流经第一模拟体11的试验介质通过阀门调节流量后部分进入蒸汽发生器模拟体一次侧，其余流体则返回至第一泵体24的入口端。

实施例2：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：本实施例旨在提供一种更为具体的一回路模拟系统。

一回路模拟系统

一回路模拟系统包括蒸汽发生器模拟体一次侧、第一模拟体11、第二模拟体13、第三模拟体19、第一泵体24、第一加热器22、第二加热器16和一回路稳压器27；一回路水质调节系统包括冷却设备28、水质净化模块31、补水泵、水箱、补给水制备模块和加药管线；一回路水质在线监测系统包括各类水化学在线仪表(例如：在线溶解氧监测仪表、电导率在线监测仪表、在线离子色谱分析仪器等)和取样管线。

一回路模拟系统为闭环系统，在第一泵体24入口处设置稳压器以蒸汽稳压的方式实现一回路压力的原型模拟。

一回路模拟系统通过多种模拟体及各类设备的串并联关系形成多环路系统，实现了各类试验模拟体不同温度和流量的原型模拟，具体为：蒸汽发生器模拟体一次侧与反应堆结构材料第一模拟体11串联形成一条环路，反应堆结构材料第二模拟体13、反应堆结构材料第三模拟体19以及第二加热器16串联形成一条环路，上述两条环路部互为并联。实现方法为：试验介质从第一泵体24出口经第一加热器22加热后分为两条支路，第一条支路的试验介质通过阀门调节流量后进入反应堆结构材料第一模拟体11，其出口介质部分分流至蒸汽发生器模拟体一次侧，其余介质由阀门调节分流流量后，与反应堆结构材料第二模拟体13出口介质、蒸汽发生器模拟体一次侧出口介质混合，返回第一泵体24入口。第二条支路的试验介质通过阀门调节流量后进入反应堆结构材料第三模拟体19，然后经第二加热器16二次加热进入反应堆结构材料第二模拟体13，出口介质在与反应堆结构材料第一模拟体11分流介质和蒸汽发生器模拟体一次侧出口介质汇合后返回第一泵体24入口。

一回路水质调节系统可通过净化、补水以及加药等多种方式实现一回路模拟系统各类水化学环境的模拟。净化方案具体为：从第一泵体24出口分流部分介质经冷却设备28冷却后，进入水质净化模块31净化，最后返回第一泵体24入口。补水方案具体为：经补给水制备模块制备的补给水，通过补水泵补入回路系统。加药案具体为：补水泵入口处设置加药口，用于化学药剂的添加。

一回路水质在线监测系统可实现pH、电导率、溶解氢、溶解氧以及各类离子的在线检测和人工取样，其中在线监测可采用in-line和on-line等多种方式。具体为：通过安装在管线或设备上的各类水化学在线监测仪表，对管线或设备中水质进行连续或定时的监测；通过在回路系统冷端设置取样口对回路系统水质进行人工取样。

实施例3：

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：本实施例旨在提供一种更为具体的二回路模拟系统：

二回路模拟系统

二回路模拟系统包括蒸汽发生器模拟体二次侧、第二泵体8、冷凝器43、混合器39和二回路稳压装置；二回路水质调节系统包括排污模块7、补水泵、水箱、补给水制备模块和加药管线；二回路在线监测系统包括各类水化学在线仪表和取样管线。

二回路模拟系统通过稳压装置实现二回路压力的原型模拟，进一步的稳压装置可为稳压器或背压设备。

二回路模拟系统实现蒸汽发生器模拟体二次侧温度及流量原型模拟的方案为：试验介质从蒸汽发生器模拟体二次侧出口出来后分为两条支路，第一条支路的试验介质通过阀门调节流量后经冷凝器43冷凝后进入混合器39，第二条支路的试验介质通过阀门调节流量后直接进入混合器39；两条支路的试验介质在混合器39混合后经第二泵体8驱动进入蒸汽发生器模拟体二次侧。

二回路水质调节系统可通过排污、补水和加药等多种方式实现二回路模拟系统各类水化学环境的模拟。排污方案具体为：从蒸汽发生器模拟体二次侧引出的部分介质经过排污模块7冷却降压后排放；补水方案及加药方案与一回路系统相同。

二回路水质在线监测系统的实现方案与一回路系统相同。

实施例4：

如图1所示，本实施例在实施例2和3的基础上作进一步限定：一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验方法，包括以下操作步骤，

一回路模拟系统中：

1)采用补给水制备模块在水箱中预先制备除氧水；

2)通过一回路在线监测系统33的溶解氧监测设备对一回路溶解氧进行测量，并根据测量结果计算除氧剂(水合联氨)的加入量；通过水质调节系统的加药管线向一回路注入除氧剂进行恒温除氧，并通过一回在线监测系统的溶解氧监测设备对氧浓度进行监测直至溶解氧浓度降至要求范围；

3)除氧合格后，开启一回路水质调节系统中的净化模块31去除残余除氧剂；

4)残余除氧剂去除后，通过一回路水质调节系统中的补水泵和加药管线向一回路系统注入试验介质模拟一回路系统要求的试验水化学环境；

5)试验运行中，通过一回路在线监测系统33连续或周期性的对一回路水化学各项参数(例如pH、电导率、离子浓度等)进行监测，必要时可通过人工取样口32取样分析，根据水化学参数测量结果对一回路试验介质进行调节，方法为：水化学参数测量结果偏低时，进行加药操作；测量结果偏高时，进行净化操作；

6)试验过程中，通过一回路水质调节系统中冷却设备28出口设置的流量测点和温度测点获取流经净化模块31试验介质的实时流量值和温度值，指导净化模块31入口处阀门开度调节，使净化流量满足要求，同时监测净化模块31入口温度，避免净化柱入口温度过高使净化柱失效；通过一回路主回路设置压力测点，获得实时压力值，指导稳压器功率的调节，使一回路系统压力与原型相同；通过四种试验模拟体入口处设置的温度测点，获得实时温度值，指导第一加热器22和第二加热器16的功率调节，使各模拟体试验温度与原型相同；通过反应堆结构材料第二模拟体13与反应堆结构材料第三模拟体19的串联环路、反应堆结构材料第一模拟体11入口处以及蒸汽发生器模拟体一次侧入口处设置的流量测点，获得实时流量值，指导各阀门开度的调节，使各模拟体试验流速与原型相同。

进一步的，所述步骤1)中补给水制备模块方案可为：鼓泡除氧或加药除氧等方式。

进一步的，所述步骤2)中除氧剂加入量计算方法为：

式中，V_N2H4·H2O——联氨试剂加入量，mL；

m₁——一回路水溶液质量，kg；

C_O2——一回路溶解氧测量浓度，mg/kg；

ρ_N2H4·H2O——联氨试剂的密度，g/mL，取值为1.032g/mL；

80％——试剂中水合联氨的体积含量；

32——氧的摩尔质量，g/mol；

50——水合联氨的摩尔质量，g/mol；

1000——mg与g的单位换算；

1.5——系数。

进一步的，所述步骤4)中试剂加入量计算方法为：

式中，m——加入试剂质量，g

m₁——回路水的质量，kg；

C——主元素的试验要求值，mg/kg；

x％——试剂纯度；

k——主元素与试剂的摩尔质量比；

1000——mg与g的单位换算。

进一步的，所述步骤5)中，水化学参数偏低时，试剂加入量的计算方法为：

式中，m——需补充的试剂量，g；

m₁——回路水的质量，kg；

C——主元素的试验要求值，mg/kg；

C₁——主元素的实测值，mg/kg；

x％——试剂纯度；

k——主元素与试剂的摩尔质量比；

1000——mg与g的单位换算。

进一步的，所述步骤5)中，水化学参数偏高时，净化时间的计算方法为：

式中，t——净化时间，h；

C₁——主元素的实测值，mg/kg；

C——主元素的试验要求值，mg/kg；

m₁——回路水溶液的质量，kg；

Q——净化流量，kg/h。

二回路模拟系统

1)采用补给水制备模块在水箱中预先制备除氧水；

2)通过二回路水质调节系统向二回路系统注入试验药剂，模拟二回路系统试验要求的水化学环境；

4)试验运行中，并通过二回路在线监测系统连续或周期性的对二回路水化学各项参数(例如pH、电导率、离子浓度等)进行监测，必要时可通过人工取样口32取样分析，根据水化学参数测量结果对二回路试验介质进行调节，方法为：水化学参数测量结果偏低时，进行加药操作；测量结果偏高时，进行排污补水操作；

5)试验过程中通过蒸汽发生器6二次侧入口处设置的压力测点，获得实时压力值，指导稳压器功率的调节，使二回路系统压力与原型相同；通过蒸汽发生器6二次侧出、入口处设置的温度测点，获得实时温度值，指导混合器39气侧和液侧的流量配比调节(即蒸汽发生器模拟体二次侧出口两条支路的流量配比)以及冷凝器43冷却水流量的调节，使蒸汽发生器模拟体二次侧入口温度与原型相同；通过在蒸汽发生器6二次侧入口处设置的流量测点，获得实时流量值，指导阀门开度的调节，使蒸汽发生器6二次侧流量与原型相同。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在对应发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，包括一回路模拟系统、蒸汽发生器（6），所述一回路模拟系统包括一回路冷却剂流程、设置在一回路冷却剂流程上的第一泵体（24）及热源，其特征在于，所述热源包括第一加热器（22）及第二加热器（16），所述一回路冷却剂流程包括：位于第一泵体（24）出口端与蒸汽发生器（6）一次侧入口端之间的第一流程段；位于蒸汽发生器（6）一次侧出口端与第一泵体（24）入口端之间的第二流程段；入口端与第一流程段相接，出口端与第二流程段相接的第三流程段；

所述第一加热器（22）串联在第一流程段上；

还包括串联在第一流程段上，且位置位于蒸汽发生器（6）与第一加热器（22）之间的第一模拟体（11）；

所述第二加热器（16）串联在第三流程段上，且第三流程段上还串联有第二模拟体（13），在第三流程段的流体流动方向上，所述第二模拟体（13）位于第二加热器（16）的后侧；

还包括与蒸汽发生器（6）二次侧相连的二回路模拟系统，所述二回路模拟系统包括二回路流体流程及第二泵体（8）；

所述二回路流体流程包括：位于第二泵体（8）出口端与蒸汽发生器（6）二次侧入口端之间的第五流程段；位于第二泵体（8）入口端与蒸汽发生器（6）二次侧出口端之间的第六流程段；

所述第六流程段上连接有混合器（39），且第六流程段上还串联有冷凝器（43）；

还包括两端均与第六流程段相接，且作为冷凝器（43）旁通的旁通管，所述旁通管上还串联有阀门I（1），还包括用于控制流经冷凝器（43）的流体流量、串联在第六流程段上的阀门Ⅷ（42），且阀门Ⅷ（42）所在的管段与旁通管呈并联关系。

2.根据权利要求1所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述第三流程段在第一流程段上的连接点位于第一加热器（22）与第一模拟体（11）之间。

3.根据权利要求2所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，还包括串联在第三流程段上的第三模拟体（19），所述第三模拟体（19）位于第三流程段的入口端与第二加热器（16）之间。

4.根据权利要求3所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述第一模拟体（11）与第三模拟体（19）两者中，第一模拟体（11）为燃料组件模拟体，第三模拟体（19）为控制棒模拟体，所述第二模拟体（13）为燃料组件模拟体。

5.根据权利要求4所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述第二模拟体（13）上还设置有加热装置，以上加热装置用于加热流经第二模拟体（13）的流体，以使得第二模拟体（13）具有不同的进出口温度。

6.根据权利要求1所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述一回路冷却剂流程还包括入口端与第一流程段相接、出口端与第二流程段相接的第四流程段，所述第四流程段在第一流程段上的连接点位于蒸汽发生器（6）与第一模拟体（11）之间，所述第四流程段上还串联有阀门Ⅲ（12），所述阀门Ⅲ（12）用于控制流经第四流程段的流体流量。

7.根据权利要求1所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述混合器（39）串联在第六流程段上，所述旁通管的出口端连接在混合器（39）上，所述混合器（39）用于实现流经旁通管的流体与流经冷凝器（43）的流体的混合。

8.根据权利要求1所述的一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验装置，其特征在于，所述一回路模拟系统还包括用于对一回路冷却剂进行净化的净化模块（31），所述净化模块（31）的入口端与第一泵体（24）的出口端相接，所述净化模块（31）的出口端与第一泵体（24）的入口端相接；

还包括设置在净化模块（31）入口端与第一泵体（24）出口端之间的冷却设备（28），所述冷却设备（28）用于对进入净化模块（31）的一回路冷却剂进行降温。

9.一、二回路联动运行的综合动水腐蚀试验方法，其特征在于，采用权利要求1至8中任意一项所述的试验装置，完成模拟体在一、二回路联动运行情况下的综合动水腐蚀试验，包括顺序进行的以下步骤：

S1、完成一回路模拟系统在蒸汽发生器（6）一次侧上的连接、完成二回路模拟系统在蒸汽发生器（6）二次侧上的连接；

S2、采用一回路补给水制备模块（34）和二回路补给水制备模块（37）制备除氧水；

对一回路模拟系统中冷却剂情况进行检测：完成冷却剂溶解氧测量，并根据测量结果计算除氧剂的加入量，利用所述除氧剂对一回路模拟系统进行恒温除氧，使得所述冷却剂的溶解氧浓度降至要求范围；

S3、通过加药管线（35）向一回路模拟系统注入药剂，获得一回路模拟系统所需的试验水化学环境；通过二回路水质调节系统向二回路系统注入试验药剂，模拟二回路系统试验要求的水化学环境；

S4、运行试验装置，通过所述第一加热器（22）及第二加热器（16），使得第一模拟体（11）和第二模拟体（13）处于不同温度的腐蚀环境；通过混合器（39）和冷凝器（43），使蒸汽发生器（6）获得所需的流经其二次侧的冷却流体。

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