CN112820426A - 一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于反应堆技术，具体为一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，包括不锈钢主体、上封头和下封头，不锈钢主体设有人孔，侧壁为由内壁和外壁组成的双层夹套结构，在内壁和外壁之间、竖直方向上均匀设有沿着水平方向的若干个圆环形隔板，隔板将流体介质空间竖直方向上均匀的分割若干层；本装置实现了对AP1000非能动安全壳冷却系统的模拟，并且对严重事故条件下气溶胶行为的试验条件进行了细致的模拟。不锈钢主体外部设计的双层夹套结构，内部的介质空间通入流体介质，对原来的整体流体空间进行改进，水平方向的隔板，在每一层空间的底板均为水平，可以保证容器内部温度分布为在竖直方向上均匀分层，可以更加直观的模拟实际的工况。
Description
技术领域
本发明属于反应堆技术，具体涉及一种气溶胶试验的安全壳模拟装置。
背景技术
在传统的第二代压水堆中，一般采用干式密封安全壳。安全壳由钢筋混凝土制成，并专门设置了安全壳喷淋系统，可以在事故工况下，降低安全壳内的压力和温度。第三代大型先进压水堆AP1000中设置了非能动安全壳冷却系统，该系统由一台与安全壳屏蔽构筑物结构合为一体的储水箱、从水箱经由流量分配装置将水输送至安全壳壳体的管道，以及相关的仪表、管道和阀门构成。
核电厂在严重事故情况下，放射性物质以气体、蒸汽、气溶胶形式释放。其中，气溶胶是悬浮在气体中的固态或液态颗粒，是放射性物质释放的主要载体，其在空间中扩散、分布和沉积等过程，在反应堆严重事故安全领域受到重点关注。
在第二代压水堆安全壳中，气溶胶颗粒沉积机理以重力沉降为主，热泳、扩散泳和布朗扩散三种沉积机理相对次要。在第三代先进压水堆AP1000中，由于非能动安全壳冷却系统能够降低钢制安全壳温度，温度相对降低的安全壳形成冷壁，使固体表面和气空间的温度梯度增强，同时增强了安全壳内的蒸汽冷凝，影响了气溶胶的热泳、扩散泳沉积作用，进而影响了气溶胶在安全壳内的沉积情况。
为了分析第三代核电厂的非能动安全壳冷却系统，需要一种能够模拟实际工况的安全壳模拟装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其能够模拟对事故条件下安全壳的工况。
本发明的技术方案如下：
一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，包括圆筒形的不锈钢主体、设于不锈钢主体上端的上封头和设于不锈钢主体下端的下封头，所述的不锈钢主体的一侧下端设有人孔，所述的不锈钢主体的侧壁为由内壁和外壁组成的双层夹套结构，所述的内壁和外壁之间为流体介质空间，在内壁和外壁之间、竖直方向上均匀设有沿着水平方向的若干个圆环形隔板，所述的隔板将流体介质空间竖直方向上均匀的分割若干层；所述的外壁上加工流体介质入口和流体介质出口，使得流体介质能够在流体介质空间和外接之间进出。
所述的内壁面向流体介质空间的一侧设有若干导流肋板，导流肋板呈螺纹状分布在内壁上，螺纹上升方向沿着流体介质流动的方向。
所述的内壁面向流体介质空间的一侧表面加工波浪结构。
所述的上封头的顶端设有法兰结构，所述的法兰结构上设有上端人孔、仪表孔。
所述的法兰结构为多层法兰结构，所述的多层法兰结构包括固定于上封头顶部开口处的法兰底座和固定于法兰底座上的一层孔板，所述的一层孔板上设有仪表孔和一个上端人孔。
所述的仪表孔上设有仪表孔盖板，所述的上端人孔上设有人孔盖板。
所述人孔盖板上设有仪表管。
所述的下封头底部设有送气除水装置，其包括固定设于下封头底部开口处的筒体，所述的筒体的侧壁上设有送气孔，筒体下端设有排水口。
所述的下封头下方固定设有支撑座。
所述的不锈钢主体的侧面安装窥视窗，窥视窗贯穿外壁、流体介质空间和内壁。
本发明的显著效果如下：
本装置实现了对AP1000非能动安全壳冷却系统的模拟，并且对严重事故条件下气溶胶行为的试验条件进行了细致的模拟。不锈钢主体外部设计的双层夹套结构，内部的介质空间通入流体介质，对原来的整体流体空间进行改进，水平方向的隔板，在每一层空间的底板均为水平，可以保证容器内部温度分布为在竖直方向上均匀分层，可以更加直观的模拟实际的工况。
在竖直方向上将流体介质空间均匀分割，由于分割成独立的流体介质流动的空间，使得每一层的空间的温度能够单独控制。
另外通过隔板将流体介质空间均匀独立的分割之后，每一层可以通入不同的流体介质，由于不同的流体介质传热能力不同，因此可以在同一竖直方向上可以模拟更为复杂的内壁温度分布工况。
沿着流体的流动方向在空间内设置导流肋板或波浪结构，使得流体流动更加充分，能够充分布置到流动空间内的各个角落，温度控制更加充分。
上封头设计的法兰结构在密封的同时便于将相关的仪表伸入到上封头内
下封头底部设计的送气除水装置，主要用于为容器内部提供试验所需的蒸汽，同时去除蒸汽冷凝形成的冷凝水。
附图说明
图1为用于气溶胶试验的安全壳模拟装置示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为用于气溶胶试验的安全壳模拟装置俯视图；
图4为多层法兰结构示意图；
图5为送气除水装置示意图；
图中：1.不锈钢主体；2.上封头；3.下封头；4.送气排水装置；5.多层法兰结构；6.内壁；7.外壁；8.隔板；9.流体介质空间；10.窥视窗；11.流体介质入口A；12.流体介质入口B；13.流体介质入口C；14.流体介质出口A；15.流体介质出口B；16.流体介质出口C；17.下端人孔；18.支撑座；
501.法兰底座；502.一层孔板；503.仪表孔；504.上端人孔；505.仪表孔盖板；506.人孔盖板；507.仪表管；
401.筒体；402.送气孔；403.排水孔。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1、图2和图3所示，不锈钢主体1的上端安装上封头2，不锈钢主体1的下端安装下封头3。不锈钢主体1的下端安装下端人孔17，将不锈钢主体1内外相通。下封头3的底部安装送气除水装置4，上封头2的顶部安装多层法兰结构5。
该不锈钢主体1为圆筒形。其侧壁为由内壁6和外壁7组成的双层夹套结构，内壁6和外壁7之间为流体介质空间9。为了在竖直方向调节流体的流动，进而控制与流体接触内壁6的温度，在内壁6和外壁7之间、竖直方向上均匀的安装水平方向的若干个圆环形隔板8。这样隔板8将流体介质空间9竖直方向上均匀的分割若干层。本实施例中隔板8设置4个，层数为3层。其中3个隔板8位于人孔17的水平位置以上，余下一个隔板8由于其水平位置处于人孔17的水平位置以下，因此其不是完整的圆环空缺的部位与人孔17的外壁相连接。
每层的外壁7上加工流体介质入口和流体介质出口，标记分别为流体介质入口A11、流体介质入口B12、流体介质入口C13，以及对应的流体介质出口A14、流体介质出口B15、流体介质出口C16。
流体介质空间9内的流体就在所在的层内绕着不锈钢主体1的内壁6外沿圆柱体截面圆的周向流动。
将外壁7和内壁6之间的流体介质空间9利用隔板分割为多层结构，相比于原来的内壁6外部加工的整体的流体介质空间，在竖直方向上将空间均匀分割，由于分割成独立的流体介质流动的空间，使得每一层的空间的温度能够单独控制。并且采用水平方向的隔板8的安装方式，在每一层空间的底板均为水平，可以保证容器内部温度分布为在竖直方向上均匀分层，可以更加直观的模拟实际的工况。
另外通过隔板8将流体介质空间9均匀独立的分割之后，每一层可以通入不同的流体介质，由于不同的流体介质传热能力不同，因此可以在同一竖直方向上可以模拟更为复杂的内壁温度分布工况。
另外在外壁7的外侧可以安装保温结构和电加热结构，保温结构可以采用纳米隔热材料或者硅酸盐隔热材料。
为了控制每层流体的流动方向，实现介质稳定的流动，便于控制，可以进行以下的结构设计。
在内壁6面向流体介质空间9的一侧固定安装若干个导流肋板，导流肋板呈螺纹状分布在内壁6外侧，螺纹上升方向沿着流体介质流动的方向。
在内壁6面向流体介质空间9的一侧表面加工波浪结构。
沿着流体的流动方向在空间内设置导流肋板或波浪结构，使得流体流动更加充分，能够充分布置到流动空间内的各个角落，温度控制更加充分。
如图4所述，在上封头2的顶端安装多层法兰结构5，其包括密封安装在上封头2顶部开口处的法兰底座501，安装方式可以是焊接。多层法兰结构5还包括法兰底座501上的通过螺栓固定的一层孔板502，在一层孔板502上加工有若干个仪表孔503和一个上端人孔504，在仪表孔503上安装仪表孔盖板505，在上端人孔504上安装人孔盖板506。为了便利的将相关的仪表通过人孔504伸入到上封头2内，在人孔盖板506上安装仪表管507。
如图5所示，在下封头3底部安装送气除水装置4，该送气除水装置包括焊接在下封头3底部开口处的筒体401，在筒体401的侧壁上安装送气孔402，筒体401下端加工有排水口403。
为了进一步固定整个装置，在下封头3下方安装支撑座10。
如图1所示，下端人孔17的管道结构贯穿外壁7和流体介质空间9，直接焊接在不锈钢主体1的内壁6外侧。
为了更好观察装置内部的试验工况，在不锈钢主体1的侧面安装窥视窗，窥视窗贯穿外壁7、流体介质空间9和内壁6。
Claims (10)
1.一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，包括圆筒形的不锈钢主体(1)、设于不锈钢主体(1)上端的上封头(2)和设于不锈钢主体下端的下封头(3)，所述的不锈钢主体(1)的一侧下端设有人孔(17)，其特征在于：所述的不锈钢主体(1)的侧壁为由内壁(6)和外壁(7)组成的双层夹套结构，所述的内壁(6)和外壁(7)之间为流体介质空间(9)，在内壁(6)和外壁(7)之间、竖直方向上均匀设有沿着水平方向的若干个圆环形隔板(8)，所述的隔板(8)将流体介质空间(9)竖直方向上均匀的分割若干层；所述的外壁(7)上加工流体介质入口和流体介质出口，使得流体介质能够在流体介质空间(9)和外接之间进出。
2.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的内壁(6)面向流体介质空间(9)的一侧设有若干导流肋板，导流肋板呈螺纹状分布在内壁(6)上，螺纹上升方向沿着流体介质流动的方向。
3.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的内壁(6)面向流体介质空间(9)的一侧表面加工波浪结构。
4.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的上封头(2)的顶端设有法兰结构，所述的法兰结构上设有上端人孔(504)、仪表孔(503)。
5.如权利要求4所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的法兰结构为多层法兰结构(5)，所述的多层法兰结构(5)包括固定于上封头(2)顶部开口处的法兰底座(501)和固定于法兰底座(501)上的一层孔板(502)，所述的一层孔板(502)上设有仪表孔(503)和一个上端人孔(504)。
6.如权利要求5所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的仪表孔(503)上设有仪表孔盖板(505)，所述的上端人孔(504)上设有人孔盖板(506)。
7.如权利要求6所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述人孔盖板(506)上设有仪表管(507)。
8.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的下封头(3)底部设有送气除水装置(4)，其包括固定设于下封头(3)底部开口处的筒体(401)，所述的筒体(401)的侧壁上设有送气孔(402)，筒体(401)下端设有排水口(403)。
9.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的下封头(3)下方固定设有支撑座(10)。
10.如权利要求1所述的一种用于气溶胶试验的安全壳模拟装置，其特征在于：所述的不锈钢主体(1)的侧面安装窥视窗，窥视窗贯穿外壁(7)、流体介质空间(9)和内壁(6)。
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